ES3012158T3 - Separator and secondary battery including the same - Google Patents
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Abstract
La presente invención se refiere a un separador y a una batería secundaria que lo incluye, comprendiendo el separador un sustrato poroso y una capa conductora dispuesta sobre el sustrato poroso, en donde la capa conductora comprende una estructura de nanotubos de carbono en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están acopladas entre sí una al lado de la otra, y la estructura de nanotubos de carbono tiene un diámetro de partícula promedio de 2-500 nm. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)The present invention relates to a separator and a secondary battery comprising the same, the separator comprising a porous substrate and a conductive layer disposed on the porous substrate, wherein the conductive layer comprises a carbon nanotube structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are coupled to each other side by side, and the carbon nanotube structure has an average particle diameter of 2-500 nm. (Automatic translation with Google Translate, no legal value)
Description
DESCRIPCIÓNDESCRIPTION
Separador y batería secundaria que incluye el mismo Separator and secondary battery that includes the same
Campo técnicoTechnical field
Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Cross-reference to related applications
Esta solicitud reivindica la prioridad de la solicitud de patente coreana n.° 10-2020-0112867, presentada el 4 de septiembre de 2020. This application claims priority to Korean Patent Application No. 10-2020-0112867, filed on September 4, 2020.
Campo técnico Technical field
La presente invención se refiere a un separador que incluye un sustrato poroso y una capa conductora dispuesta sobre el sustrato poroso, en el que la capa conductora incluye una estructura de nanotubos de carbono en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras, y la estructura de nanotubos de carbono tiene un diámetro promedio de 2 nm a 500 nm, y a una batería secundaria que incluye el mismo. The present invention relates to a separator including a porous substrate and a conductive layer disposed on the porous substrate, wherein the conductive layer includes a carbon nanotube structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side, and the carbon nanotube structure has an average diameter of 2 nm to 500 nm, and to a secondary battery including the same.
Antecedentes de la técnicaBackground of the technique
La demanda de baterías como fuente de energía ha aumentado significativamente a medida que han aumentado recientemente el desarrollo y la demanda tecnológicos con respecto a los dispositivos móviles, y se ha llevado a cabo en consecuencia una variedad de investigaciones sobre baterías capaces de satisfacer diversas necesidades. Particularmente, como fuente de alimentación para tales dispositivos, se ha llevado a cabo activamente investigación sobre baterías secundarias de litio que tengan excelentes características de vida útil y de ciclo, así como alta densidad de energía. The demand for batteries as a power source has increased significantly as technological development and demand for mobile devices have recently increased, and a variety of research has consequently been conducted on batteries capable of meeting diverse needs. Particularly as a power source for such devices, research has been actively conducted on lithium secondary batteries that offer excellent cycle and life characteristics, as well as high energy density.
Una batería secundaria de litio indica una batería en la que se incluyen un conjunto de electrodos que incluye un electrodo positivo que incluye un material activo de electrodo positivo capaz de intercalar/desintercalar los iones de litio, un electrodo negativo que incluye un material activo de electrodo negativo capaz de intercalar/desintercalar los iones de litio, y un separador dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo; y un electrolito que contiene iones de litio. A lithium secondary battery refers to a battery comprising an electrode assembly comprising a positive electrode comprising a positive electrode active material capable of intercalating/deintercalating lithium ions, a negative electrode comprising a negative electrode active material capable of intercalating/deintercalating lithium ions, and a separator disposed between the positive electrode and the negative electrode; and an electrolyte containing lithium ions.
Dado que los electrones deben moverse con facilidad en el electrodo positivo y el electrodo negativo (a continuación en el presente documento, denominados “electrodo”), debe garantizarse una trayectoria conductora del electrodo. Con este propósito, el electrodo usa un colector de corriente que tiene una capa de material activo dispuesta sobre una superficie del mismo, y la capa de material activo incluye un agente conductor. Además, con el fin de mejorar la trayectoria conductora del electrodo, se ha introducido una técnica para modificar la superficie del colector de corriente o la dispersión uniforme del agente conductor. Sin embargo, es insuficiente mejorar la trayectoria conductora del electrodo sólo mediante un método convencional que usa el colector de corriente o el agente conductor. Since electrons must move easily between the positive and negative electrodes (hereinafter referred to as "electrode"), a conductive electrode path must be ensured. To this end, the electrode uses a current collector having a layer of active material disposed on one surface thereof, and the active material layer includes a conductive agent. Furthermore, in order to improve the conductive electrode path, techniques have been introduced to modify the surface of the current collector or to uniformly disperse the conductive agent. However, improving the electrode conductive path using only a conventional method using the current collector or the conductive agent is insufficient.
Por tanto, en la presente memoria descriptiva, se introducen un separador capaz de mejorar la trayectoria conductora del electrodo y una batería secundaria que incluye el mismo. Therefore, in the present specification, a separator capable of improving the conductive path of the electrode and a secondary battery including the same are introduced.
El documento JP 6439293 B2 divulga separadores. Document JP 6439293 B2 discloses separators.
Divulgación de la invenciónDisclosure of the invention
Problema técnicoTechnical problem
Un aspecto de la presente invención proporciona un separador capaz de mejorar las características de entrada/salida de una batería mejorando la trayectoria conductora de un electrodo mientras se mantiene el grado de difusión de iones de litio del separador. An aspect of the present invention provides a separator capable of improving the input/output characteristics of a battery by improving the conductive path of an electrode while maintaining the degree of lithium ion diffusion of the separator.
Otro aspecto de la presente invención proporciona una batería secundaria que incluye el separador. Another aspect of the present invention provides a secondary battery including the separator.
Solución técnicaTechnical solution
Según un aspecto de la presente invención, se proporciona un separador que incluye un sustrato poroso y una capa conductora dispuesta sobre el sustrato poroso, en el que la capa conductora incluye una estructura de nanotubos de carbono en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras, y la estructura de nanotubos de carbono tiene un diámetro promedio de 2 nm a 500 nm. According to one aspect of the present invention, there is provided a separator including a porous substrate and a conductive layer disposed on the porous substrate, wherein the conductive layer includes a carbon nanotube structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side, and the carbon nanotube structure has an average diameter of 2 nm to 500 nm.
Según otro aspecto de la presente invención, se proporciona una batería secundaria que incluye el separador. According to another aspect of the present invention, a secondary battery is provided including the separator.
Efectos ventajososAdvantageous effects
Dado que un separador según la presente invención puede mejorar la trayectoria conductora de un electrodo en contacto con una capa conductora al incluir la capa conductora que incluye una estructura de nanotubos de carbono en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras, el separador puede mejorar las características de entrada/salida de una batería reduciendo la resistencia de la batería. Además, dado que la capa conductora tiene poco efecto sobre la estructura de poros de un sustrato poroso (o sustrato poroso y capa de recubrimiento inorgánica) en el separador, puede minimizar una disminución en el grado de difusión de iones de litio en el separador mientras mejora la trayectoria conductora. Since a separator according to the present invention can improve the conductive path of an electrode in contact with a conductive layer by including the conductive layer including a carbon nanotube structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side, the separator can improve the input/output characteristics of a battery by reducing the resistance of the battery. Furthermore, since the conductive layer has little effect on the pore structure of a porous substrate (or porous substrate and inorganic coating layer) in the separator, it can minimize a decrease in the degree of diffusion of lithium ions in the separator while improving the conductive path.
Breve descripción de los dibujosBrief description of the drawings
La figura 1 son imágenes de microscopio electrónico de barrido (SEM) del separador del ejemplo comparativo 1; la figura 2 son imágenes de SEM del separador del ejemplo 1; Figure 1 is a scanning electron microscope (SEM) image of the separator of Comparative Example 1; Figure 2 is a SEM image of the separator of Example 1;
la figura 3 son imágenes de SEM del separador del ejemplo 2; Figure 3 is SEM images of the separator in example 2;
la figura 4 es una imagen de SEM del separador del ejemplo comparativo 3; Figure 4 is an SEM image of the separator of comparative example 3;
la figura 5 es una imagen de microscopio electrónico de transmisión (TEM) de la estructura de nanotubos de carbono del ejemplo de preparación 1; Figure 5 is a transmission electron microscope (TEM) image of the carbon nanotube structure of Preparation Example 1;
la figura 6 es una imagen de TEM de la unidad de nanotubos de carbono de pared simple del ejemplo de preparación 2; Figure 6 is a TEM image of the single-walled carbon nanotube unit of Preparation Example 2;
la figura 7 es una vista esquemática de una batería según una realización de la presente invención; Figure 7 is a schematic view of a battery according to an embodiment of the present invention;
la figura 8 es una vista esquemática de una porción de una batería según una realización de la presente invención; la figura 9 es una vista esquemática de una porción de una batería según una realización de la presente invención; la figura 10 es una vista esquemática de una porción de una batería según una realización de la presente invención; y Figure 8 is a schematic view of a portion of a battery according to an embodiment of the present invention; Figure 9 is a schematic view of a portion of a battery according to an embodiment of the present invention; Figure 10 is a schematic view of a portion of a battery according to an embodiment of the present invention; and
la figura 11 es una vista esquemática de una porción de una batería según una realización de la presente invención. Figure 11 is a schematic view of a portion of a battery according to an embodiment of the present invention.
Modo para llevar a cabo la invenciónMode for carrying out the invention
Se entenderá que las expresiones o los términos usados en la memoria descriptiva y las reivindicaciones no se interpretarán como el significado definido en los diccionarios de uso común, y se entenderá además que debe interpretarse que las expresiones o los términos tienen un significado que es consistente con su significado en el contexto de la técnica relevante y la idea técnica de la invención, basándose en el principio de que un inventor puede definir apropiadamente el significado de las expresiones o los términos para explicar mejor la invención. Los términos usados en la presente memoria descriptiva se usan para describir simplemente realizaciones a modo de ejemplo, pero no se pretende que limiten la invención. Los términos de una forma en singular pueden incluir formas en plural a menos que se haga referencia a lo contrario. It is to be understood that the expressions or terms used in the specification and claims are not to be construed as having the meaning defined in commonly used dictionaries, and it is further to be understood that the expressions or terms should be construed as having a meaning that is consistent with their meaning in the context of the relevant art and the technical idea of the invention, based on the principle that an inventor may appropriately define the meaning of the expressions or terms to better explain the invention. The terms used in the present specification are used to merely describe exemplary embodiments, but are not intended to limit the invention. Terms in a singular form may include plural forms unless otherwise referenced.
Se entenderá además que los términos “incluir”, “comprender”, o “tener” en esta memoria descriptiva especifican la presencia de características, números, etapas, elementos, o combinaciones de los mismos indicados, pero no excluyen la presencia o adición de una o más de otras características, números, etapas, elementos, o combinaciones de los mismos. It shall further be understood that the terms “include,” “comprise,” or “have” in this specification specify the presence of indicated features, numbers, steps, elements, or combinations thereof, but do not exclude the presence or addition of one or more other features, numbers, steps, elements, or combinations thereof.
En la presente memoria descriptiva, la expresión “área de superficie específica” se mide mediante un método de Brunauer-Emmett-Teller (BET), en el que, específicamente, puede calcularse el área de superficie específica a partir de la cantidad de adsorción de gas de nitrógeno a la temperatura del nitrógeno líquido (77 K) usando un dispositivo BELSORP-mini II de Bel Japan Inc. In the present specification, the term “specific surface area” is measured by a Brunauer-Emmett-Teller (BET) method, in which, specifically, the specific surface area can be calculated from the adsorption amount of nitrogen gas at the temperature of liquid nitrogen (77 K) using a BELSORP-mini II device of Bel Japan Inc.
La expresión “diámetro de partícula promedio (D<50>)” en la presente memoria descriptiva puede definirse como un diámetro de partícula a un volumen acumulado del 50 % en una curva de distribución de tamaño de partícula. El diámetro de partícula promedio (D<50>), por ejemplo, puede medirse usando un método de difracción láser. El método de difracción láser puede medir generalmente un diámetro de partícula que oscila desde un nivel submicrométrico hasta unos pocos mm y puede obtener resultados con alta repetibilidad y alta resolución. The term “average particle diameter (D<50>)” in the present specification may be defined as a particle diameter at a cumulative volume of 50% on a particle size distribution curve. The average particle diameter (D<50>), for example, may be measured using a laser diffraction method. The laser diffraction method can generally measure a particle diameter ranging from a submicron level to a few mm and can obtain results with high repeatability and high resolution.
En la presente invención, la expresión “unidad de nanotubos de carbono de pared simple” indica una unidad en forma de un tubo de pared simple compuesto por átomos de carbono, y la expresión “unidad de nanotubos de carbono de pared múltiple” indica una unidad en forma de un tubo con múltiples paredes compuesto por átomos de carbono. In the present invention, the term “single-walled carbon nanotube unit” indicates a unit in the form of a single-walled tube composed of carbon atoms, and the term “multi-walled carbon nanotube unit” indicates a unit in the form of a multi-walled tube composed of carbon atoms.
A continuación en el presente documento, se describirá con detalle la presente invención. Hereinafter, the present invention will be described in detail.
Separador Separator
Un separador según la presente invención incluye un sustrato poroso y una capa conductora dispuesta sobre el sustrato poroso, en el que la capa conductora incluye una estructura de nanotubos de carbono en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras, y la estructura de nanotubos de carbono puede tener un diámetro promedio de 2 nm a 500 nm. A separator according to the present invention includes a porous substrate and a conductive layer disposed on the porous substrate, wherein the conductive layer includes a carbon nanotube structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side, and the carbon nanotube structure may have an average diameter of 2 nm to 500 nm.
1) Sustrato poroso 1) Porous substrate
El sustrato poroso puede ser un sustrato de película polimérica porosa o un sustrato de material no tejido polimérico poroso. The porous substrate may be a porous polymeric film substrate or a porous polymeric nonwoven substrate.
El sustrato de película polimérica porosa puede ser una película polimérica porosa formada por poliolefina tal como polietileno, polipropileno, polibutileno, y polipenteno, y un sustrato de película polimérica porosa de poliolefina de este tipo, por ejemplo, muestra una función de apagado a una temperatura de 80 °C a 130 °C. The porous polymer film substrate may be a porous polymer film formed by polyolefin such as polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, and such a polyolefin porous polymer film substrate, for example, exhibits a quenching function at a temperature of 80°C to 130°C.
En este caso, la película polimérica porosa de poliolefina puede estar formada por uno cualquiera de polímeros a base de poliolefina tales como polietileno, tal como polietileno de alta densidad, polietileno lineal de baja densidad, polietileno de baja densidad, y polietileno de peso molecular ultraalto, polipropileno, polibutileno, y polipenteno, o puede estar formada por un polímero obtenido mezclando dos o más de los mismos. In this case, the porous polyolefin polymer film may be formed by any one of polyolefin-based polymers such as polyethylene, such as high-density polyethylene, linear low-density polyethylene, low-density polyethylene, and ultra-high molecular weight polyethylene, polypropylene, polybutylene, and polypentene, or may be formed by a polymer obtained by blending two or more thereof.
Además, el sustrato de película polimérica porosa puede prepararse conformándolo en una forma de película usando diversos polímeros, tales como poliéster, además de poliolefina. Además, el sustrato de película polimérica porosa puede conformarse en una estructura en la que se apilan dos o más capas de película, y cada capa de película puede estar formada por un polímero solo, tal como la poliolefina descrita anteriormente o poliéster, o un polímero obtenido mezclando dos o más de los mismos. Furthermore, the porous polymer film substrate can be prepared by forming it into a film shape using various polymers, such as polyester, in addition to polyolefin. Furthermore, the porous polymer film substrate can be formed into a structure in which two or more film layers are stacked, and each film layer can be formed from a single polymer, such as the polyolefin described above or polyester, or a polymer obtained by blending two or more thereof.
Además, el sustrato de película polimérica porosa y el sustrato de material no tejido poroso pueden estar formados por uno cualquiera de poli(tereftalato de etileno), poli(tereftalato de butileno), poliéster, poliacetal, poliamida, policarbonato, poliimida, polieteretercetona, polietersulfona, poli(óxido de fenileno), poli(sulfuro de fenileno), y poli(etileno-naftaleno), además de la poliolefina descrita anteriormente, o un polímero obtenido mezclando estos materiales. Furthermore, the porous polymer film substrate and the porous nonwoven substrate may be formed from any one of polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyester, polyacetal, polyamide, polycarbonate, polyimide, polyetheretherketone, polyethersulfone, polyphenylene oxide, polyphenylene sulfide, and polyethylene-naphthalene, in addition to the above-described polyolefin, or a polymer obtained by blending these materials.
El grosor del sustrato poroso no está particularmente limitado, pero está específicamente en un intervalo de 1 |im a 100 |im, por ejemplo, de 5 |im a 50 |im, y el diámetro y la porosidad de los poros presentes en el sustrato poroso tampoco están particularmente limitados, pero pueden estar en un intervalo de 0,01 |im a 50 |im y del 10 % al 95 %, respectivamente. The thickness of the porous substrate is not particularly limited, but is specifically in a range of 1 |im to 100 |im, for example, 5 |im to 50 |im, and the diameter and porosity of the pores present in the porous substrate are also not particularly limited, but may be in a range of 0.01 |im to 50 |im and 10% to 95%, respectively.
2) Capa conductora 2) Conductive layer
La capa conductora puede estar dispuesta sobre el sustrato poroso. Específicamente, la capa conductora puede estar dispuesta sobre una superficie del sustrato poroso, y más específicamente, la capa conductora puede estar dispuesta sólo sobre una superficie del sustrato poroso. The conductive layer may be disposed on the porous substrate. Specifically, the conductive layer may be disposed on one surface of the porous substrate, and more specifically, the conductive layer may be disposed only on one surface of the porous substrate.
La capa conductora puede incluir una estructura de nanotubos de carbono, y específicamente, la capa conductora puede estar formada por la estructura de nanotubos de carbono. The conductive layer may include a carbon nanotube structure, and specifically, the conductive layer may be formed by the carbon nanotube structure.
La estructura de nanotubos de carbono puede incluir una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple. Específicamente, la estructura de nanotubos de carbono puede ser una estructura de nanotubos de carbono en la que de 2 a 5.000 unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras. Más específicamente, teniendo en cuenta la durabilidad de la capa conductora y la red conductora de un electrodo, la estructura de nanotubos de carbono puede ser una estructura de nanotubos de carbono en la que de 2 a 4.500, preferiblemente de 50 a 4.500, y más preferiblemente de 1.000 a 4.500 unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí. Teniendo en cuenta la dispersibilidad de la estructura de nanotubos de carbono y la durabilidad de la capa conductora, la estructura de nanotubos de carbono puede ser una en la que de 1.000 a 4.500 unidades de nanotubos de carbono de pared simple están dispuestas unas al lado de otras y unidas entre sí. The carbon nanotube structure may include a plurality of single-walled carbon nanotube units. Specifically, the carbon nanotube structure may be a carbon nanotube structure in which 2 to 5,000 single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side. More specifically, taking into account the durability of the conductive layer and the conductive network of an electrode, the carbon nanotube structure may be a carbon nanotube structure in which 2 to 4,500, preferably 50 to 4,500, and more preferably 1,000 to 4,500 single-walled carbon nanotube units are bonded together. Considering the dispersibility of the carbon nanotube structure and the durability of the conductive layer, the carbon nanotube structure can be one in which 1,000 to 4,500 single-walled carbon nanotube units are arranged side by side and bonded together.
Las unidades de nanotubos de carbono de pared simple pueden estar dispuestas unas al lado de otras y unidas en la estructura de nanotubos de carbono (estructura cilindrica de tipo haz que tiene flexibilidad en la que las unidades están unidas de manera que los ejes largos de las unidades son paralelos entre sí) para formar la estructura de nanotubos de carbono. Las estructuras de nanotubos de carbono están interconectadas en la capa conductora para tener una estructura de red. Single-walled carbon nanotube units can be arranged side by side and bonded together in a carbon nanotube structure (a flexible, cylindrical bundle-like structure in which the units are bonded so that their long axes are parallel to each other) to form a carbon nanotube structure. The carbon nanotube structures are interconnected in the conductive layer to form a network structure.
La estructura de nanotubos de carbono es diferente de un nanotubo de carbono típico. Específicamente, el nanotubo de carbono típico indica una unidad de nanotubos de carbono que se forma dispersando nanotubos de carbono de tipo haz o de tipo enmarañado (una forma en la que las unidades de nanotubos de carbono de pared simple o unidades de nanotubos de carbono de pared múltiple están unidas o enmarañadas entre sí) en un medio de dispersión tanto como sea posible (dispersión de agente conductor). En este caso, dado que los nanotubos de carbono se dispersan completamente en la dispersión de agente conductor típica, los nanotubos de carbono están presentes como dispersión de agente conductor en la que están dispersas unidades de nanotubos de carbono de una sola cadena. Con respecto a la dispersión de agente conductor típica, dado que las unidades de nanotubos de carbono se cortan fácilmente mediante un procedimiento de dispersión excesivo, las unidades de nanotubos de carbono tienen longitudes más cortas que sus longitudes iniciales respectivas. En este caso, si el separador se recubre usando la dispersión de agente conductor, dado que las unidades de nanotubos de carbono que tienen un pequeño diámetro promedio están ubicadas en los poros en el separador, se reduce excesivamente el volumen de los poros sobre una superficie y en el interior del separador y, por tanto, no se produce con facilidad la difusión de iones de litio en el separador. Además, existe un problema de que las unidades de nanotubos de carbono están conectadas entre sí a través de los poros en el separador para provocar un cortocircuito local entre un electrodo positivo y un electrodo negativo que están presentes con el separador dispuesto entre los mismos. Además, con respecto a las unidades de nanotubos de carbono de pared múltiple, los defectos estructurales son elevados debido a un mecanismo en el que crecen nodos (las unidades no son lisas ni lineales, pero los nodos están presentes debido a los defectos generados durante el proceso de crecimiento). Por tanto, las unidades de nanotubos de carbono de pared múltiple se cortan más fácilmente en el procedimiento de dispersión, y las unidades de nanotubos de carbono de pared múltiple cortadas cortas pueden agregarse fácilmente mediante apilamiento n-n provocado por el carbono de la unidad. Por consiguiente, es más difícil que las unidades de nanotubos de carbono de pared múltiple se dispersen más uniformemente en la capa conductora del separador. The structure of carbon nanotubes is different from that of a typical carbon nanotube. Specifically, a typical carbon nanotube refers to a carbon nanotube unit formed by dispersing bundle-type or entangled carbon nanotubes (a form in which single-walled carbon nanotube units or multi-walled carbon nanotube units are bonded or entangled with each other) in a dispersion medium as much as possible (a conducting agent dispersion). In this case, since the carbon nanotubes are completely dispersed in the typical conducting agent dispersion, the carbon nanotubes are present as a conducting agent dispersion in which single-stranded carbon nanotube units are dispersed. With respect to the typical conducting agent dispersion, since the carbon nanotube units are easily cut by an excessive dispersion process, the carbon nanotube units have shorter lengths than their respective initial lengths. In this case, if the separator is coated using the conductive agent dispersion, since the carbon nanotube units with a small average diameter are located in the pores in the separator, the pore volume on a surface and inside the separator is excessively reduced, and therefore, the diffusion of lithium ions into the separator does not easily occur. Furthermore, there is a problem that the carbon nanotube units are connected to each other through the pores in the separator to cause a local short circuit between a positive electrode and a negative electrode that are present with the separator disposed between them. Moreover, with respect to multi-walled carbon nanotube units, structural defects are high due to a mechanism in which nodes grow (the units are not smooth or linear, but nodes are present due to defects generated during the growth process). Therefore, multi-walled carbon nanotube units are more easily cut in the dispersion process, and short-cut multi-walled carbon nanotube units can be easily aggregated by n-n stacking driven by the unit carbon. Consequently, it is more difficult for the multi-walled carbon nanotube units to disperse more uniformly in the separator's conductive layer.
Alternativamente, con respecto a la estructura de nanotubos de carbono incluida en la capa conductora del separador de la presente invención, la estructura de nanotubos de carbono está en forma de una cuerda en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple que mantienen una cristalinidad relativamente alta sin defectos estructurales están dispuestas unas al lado de otras y unidas entre sí. Dado que la estructura de nanotubos de carbono tiene un gran diámetro promedio, no se dispone fácilmente en el interior de los poros del sustrato poroso (o sustrato poroso y capa de recubrimiento inorgánica) del separador y, por tanto, puede mantenerse la estructura de poros. Por consiguiente, dado que puede minimizarse la disminución de la difusión de iones de litio en el separador, pueden mantenerse las características de entrada/salida de una batería. Además, dado que la estructura de nanotubos de carbono forma una estructura de red en la capa conductora, la capa conductora puede actuar como una clase de colector de corriente con respecto al electrodo en contacto con la capa conductora debido a la estructura de red. Específicamente, dado que la capa conductora puede estar en contacto no sólo con el electrodo, sino también con una parte de aplicación de corriente (por ejemplo, lata inferior en una celda de botón, lengüeta de electrodo en una celda completa típica) conectada al electrodo, puede fluir corriente a lo largo de la capa conductora además del colector de corriente en el electrodo cuando se aplica corriente desde el exterior. Por tanto, dado que la corriente puede fluir uniformemente por toda la superficie del electrodo a lo largo de la capa conductora, puede mejorarse significativamente la resistencia de la batería y pueden mejorarse las características de entrada/salida y las características de vida útil de la batería. Particularmente, debido a la gran longitud y al gran diámetro de la estructura de nanotubos de carbono, dado que la red conductora por la estructura de nanotubos de carbono puede formarse de manera relativamente uniforme y fuerte, el efecto descrito anteriormente de mejorar la trayectoria conductora es mejor que en el caso de usar una unidad de nanotubos de carbono típica. Alternatively, with respect to the carbon nanotube structure included in the conductive layer of the separator of the present invention, the carbon nanotube structure is in the form of a string in which a plurality of single-walled carbon nanotube units that maintain a relatively high crystallinity without structural defects are arranged side by side and bonded together. Since the carbon nanotube structure has a large average diameter, it is not easily arranged inside the pores of the porous substrate (or porous substrate and inorganic coating layer) of the separator, and therefore, the pore structure can be maintained. Accordingly, since the decrease in lithium ion diffusion in the separator can be minimized, the input/output characteristics of a battery can be maintained. Furthermore, since the carbon nanotube structure forms a network structure in the conductive layer, the conductive layer can act as a kind of current collector with respect to the electrode in contact with the conductive layer due to the network structure. Specifically, since the conductive layer can be in contact not only with the electrode, but also with a current-applying portion (e.g., the bottom can in a button cell, the electrode tab in a typical full cell) connected to the electrode, current can flow along the conductive layer in addition to the current collector on the electrode when current is applied from the outside. Therefore, since the current can flow uniformly across the entire electrode surface along the conductive layer, the battery resistance can be significantly improved, and the input/output characteristics and life characteristics of the battery can be improved. In particular, due to the long length and large diameter of the carbon nanotube structure, since the conductive network by the carbon nanotube structure can be formed relatively uniformly and strongly, the above-described effect of improving the conductive path is better than that of using a typical carbon nanotube unit.
En la estructura de nanotubos de carbono, la unidad de nanotubos de carbono de pared simple puede tener un diámetro promedio de 0,5 nm a 10 nm, por ejemplo, de 1 nm a 9 nm. Cuando se satisface el diámetro promedio, puede maximizarse el efecto de mejorar la trayectoria conductora en el electrodo a través de la capa conductora incluso usando una pequeña cantidad de la estructura de nanotubos de carbono. El diámetro promedio corresponde a un valor promedio de diámetros de las primeras 100 unidades de nanotubos de carbono de pared simple con un diámetro más grande y las últimas 100 unidades de nanotubos de carbono de pared simple con un diámetro más pequeño cuando se observa la superficie del separador preparado mediante un microscopio electrónico de transmisión (TEM). In the carbon nanotube structure, the single-walled carbon nanotube unit can have an average diameter of 0.5 nm to 10 nm, for example, 1 nm to 9 nm. When the average diameter is satisfied, the effect of improving the conductive path at the electrode through the conductive layer can be maximized even by using a small amount of the carbon nanotube structure. The average diameter corresponds to an average value of diameters of the first 100 single-walled carbon nanotube units with a larger diameter and the last 100 single-walled carbon nanotube units with a smaller diameter when the surface of the prepared separator is observed by a transmission electron microscope (TEM).
En la estructura de nanotubos de carbono, la unidad de nanotubos de carbono de pared simple puede tener una longitud promedio de 1 ^m a 100 |im, por ejemplo, de 5 |im a 50 |im. Cuando se satisface la longitud promedio, dado que puede formarse una trayectoria conductora sobre el electrodo a través de la capa conductora y puede formarse una estructura de red singular en la capa conductora, puede maximizarse la conductividad en el electrodo incluso con una cantidad muy pequeña de la estructura de nanotubos de carbono. La longitud promedio corresponde a un valor promedio de longitudes de las primeras 100 unidades de nanotubos de carbono de pared simple con una longitud más grande y las últimas 100 unidades de nanotubos de carbono de pared simple con una longitud más pequeña cuando se observa la superficie del separador preparado mediante un TEM. In the carbon nanotube structure, the single-walled carbon nanotube unit may have an average length of 1 ^m to 100 |im, for example, from 5 |im to 50 |im. When the average length is satisfied, since a conductive path can be formed on the electrode through the conductive layer and a singular network structure can be formed in the conductive layer, the conductivity at the electrode can be maximized even with a very small amount of the carbon nanotube structure. The average length corresponds to an average value of lengths of the first 100 single-walled carbon nanotube units with a larger length and the last 100 single-walled carbon nanotube units with a smaller length when the surface of the prepared separator is observed by a TEM.
La unidad de nanotubos de carbono de pared simple puede tener un área de superficie específica de 500 m2/g a 1.000 m2/g, por ejemplo, de 600 m2/g a 800 m2/g. Cuando el área de superficie específica satisface el intervalo anterior, dado que la trayectoria conductora en el electrodo puede garantizarse sin problemas por la amplia área de superficie específica, puede maximizarse la conductividad en el electrodo incluso con una cantidad muy pequeña de la estructura de nanotubos de carbono. El área de superficie específica de la unidad de nanotubos de carbono de pared simple puede calcularse específicamente a partir de la cantidad de adsorción de gas de nitrógeno a la temperatura del líquido nitrógeno (77 K) usando un dispositivo BELSORP-mini II de Bel Japan Inc. The single-walled carbon nanotube unit can have a specific surface area of 500 m2/g to 1,000 m2/g, for example, 600 m2/g to 800 m2/g. When the specific surface area satisfies the above range, since the conductive path at the electrode can be smoothly ensured by the large specific surface area, the conductivity at the electrode can be maximized even with a very small amount of the carbon nanotube structure. The specific surface area of the single-walled carbon nanotube unit can be specifically calculated from the adsorption amount of nitrogen gas at the temperature of liquid nitrogen (77 K) using a BELSORP-mini II device of Bel Japan Inc.
La estructura de nanotubos de carbono puede tener un diámetro promedio de 2 nm a 500 nm, particularmente de 10 nm a 500 nm, y más particularmente de 100 nm a 500 nm. En un caso en el que el diámetro promedio es menor de 2 nm, la estructura de nanotubos de carbono se rompe fácilmente durante el procedimiento de dispersión de modo que la red conductora no puede formarse con facilidad, la estructura de nanotubos de carbono puede bloquear la estructura de poros del sustrato poroso (o sustrato poroso y capa de recubrimiento inorgánica) para degradar el rendimiento de la batería, y puede producirse un cortocircuito interno porque puede formarse una red conductora en una trayectoria a través del separador. En un caso en el que el diámetro promedio es mayor de 500 nm, la estructura de poros de la superficie del sustrato poroso (o sustrato poroso y capa de recubrimiento inorgánica) puede obstruirse debido al diámetro excesivamente grande para degradar el rendimiento de la batería, y dado que el número de cadenas que forman la red conductora es pequeño cuando se usa la misma cantidad de la estructura de nanotubos de carbono, no puede lograrse con facilidad el efecto deseado. El diámetro promedio de la estructura de nanotubos de carbono corresponde a un valor promedio de diámetros de las primeras 100 estructuras de nanotubos de carbono con diámetros más grandes y las últimas 100 estructuras de nanotubos de carbono con diámetros más pequeños cuando se observa la superficie del separador preparado mediante un microscopio electrónico de barrido (SEM). La estructura de nanotubos de carbono puede tener una longitud promedio de 1 |im a 500 |im, particularmente de 5 |im a 300 |im, y más particularmente de 10 ^m a 100 |im. Cuando la longitud promedio satisface el intervalo anterior, dado que la red conductora se forma eficazmente y la corriente en el electrodo puede transmitirse de manera uniforme, puede reducirse la resistencia de la batería y puede mejorarse el rendimiento global de la batería, tal como las características de entrada/salida y las características de vida útil de la batería. La longitud promedio de la estructura de nanotubos de carbono corresponde a un valor promedio de longitudes de las primeras 100 estructuras de nanotubos de carbono con longitudes más grandes y longitudes de las últimas 100 estructuras de nanotubos de carbono con longitudes más pequeñas cuando se observa la superficie del separador preparado mediante un SEM. The carbon nanotube structure may have an average diameter of 2 nm to 500 nm, particularly 10 nm to 500 nm, and more particularly 100 nm to 500 nm. In a case where the average diameter is less than 2 nm, the carbon nanotube structure is easily broken during the dispersion process so that the conductive network cannot be easily formed, the carbon nanotube structure may block the pore structure of the porous substrate (or porous substrate and inorganic coating layer) to degrade the performance of the battery, and an internal short circuit may occur because a conductive network may be formed in a path through the separator. In a case where the average diameter is greater than 500 nm, the pore structure of the surface of the porous substrate (or porous substrate and inorganic coating layer) may be clogged due to the excessively large diameter to degrade the performance of the battery, and since the number of chains forming the conductive network is small when the same amount of the carbon nanotube structure is used, the desired effect cannot be easily achieved. The average diameter of the carbon nanotube structure corresponds to an average value of diameters of the first 100 carbon nanotube structures with larger diameters and the last 100 carbon nanotube structures with smaller diameters when observing the surface of the prepared separator by a scanning electron microscope (SEM). The carbon nanotube structure may have an average length of 1 μm to 500 μm, particularly 5 μm to 300 μm, and more particularly 10 μm to 100 μm. When the average length satisfies the above range, since the conductive network is effectively formed and the current in the electrode can be transmitted uniformly, the battery resistance can be reduced and the overall battery performance such as the input/output characteristics and battery life characteristics can be improved. The average length of the carbon nanotube structure corresponds to an average value of lengths of the first 100 carbon nanotube structures with larger lengths and lengths of the last 100 carbon nanotube structures with smaller lengths when the surface of the prepared separator is observed by SEM.
En algunos casos, la unidad de nanotubos de carbono de pared simple puede tratarse superficialmente a través de un tratamiento de oxidación o tratamiento de nitruración para mejorar la afinidad con un dispersante. In some cases, the single-walled carbon nanotube unit can be surface treated through an oxidation treatment or nitriding treatment to improve the affinity with a dispersant.
La estructura de nanotubos de carbono puede incluirse en una cantidad de 0,01 partes en peso a 20 partes en peso basándose en 100 partes en peso del sustrato poroso, y puede incluirse específicamente en una cantidad de 0,01 partes en peso a 10 partes en peso. Cuando la cantidad de la estructura de nanotubos de carbono satisface el intervalo anterior, dado que la estructura de poros del sustrato poroso puede estar expuesta a la superficie, la superficie del separador puede tener una estructura porosa. Además, dado que la capa conductora puede actuar como una clase de colector de corriente sobre la superficie del electrodo en contacto con el separador, puede reducirse la resistencia de la batería y pueden mejorarse las características de entrada/salida de la batería. The carbon nanotube structure may be included in an amount of 0.01 parts by weight to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the porous substrate, and may specifically be included in an amount of 0.01 parts by weight to 10 parts by weight. When the amount of the carbon nanotube structure satisfies the above range, since the pore structure of the porous substrate may be exposed to the surface, the surface of the separator may have a porous structure. In addition, since the conductive layer may act as a kind of current collector on the electrode surface in contact with the separator, the resistance of the battery may be reduced and the input/output characteristics of the battery may be improved.
Dado que la estructura de nanotubos de carbono es un material a base de carbono altamente cristalino, la estabilidad a alta temperatura y la resistencia química son altas. Por tanto, incluso si se aumenta rápidamente la temperatura en la batería, la estructura de nanotubos de carbono puede mantener una estructura de red sólida. La capa conductora puede tener un grosor de 10 nm a 2.000 nm, particularmente de 50 nm a 2.000 nm, y más particularmente de 100 nm a 1.000 nm. Cuando el grosor de la capa conductora satisface el intervalo anterior, dado que la estructura de poros del sustrato poroso puede estar expuesta a la superficie, la superficie del separador puede tener una estructura porosa. Además, dado que la capa conductora puede actuar como una clase de colector de corriente sobre la superficie del electrodo en contacto con el separador, puede reducirse la resistencia de la batería y pueden mejorarse las características de entrada/salida de la batería. Particularmente, con el fin de obtener el efecto descrito anteriormente mientras se mantiene una alta densidad de energía de la batería, el grosor de la capa conductora está lo más preferiblemente en un intervalo de 100 nm a 1.000 nm. El grosor puede medirse comprobando una sección transversal del separador a través de un SEM. Since the carbon nanotube structure is a highly crystalline carbon-based material, it has high temperature stability and chemical resistance. Therefore, even if the temperature in the battery is rapidly increased, the carbon nanotube structure can maintain a solid network structure. The conductive layer can have a thickness of 10 nm to 2,000 nm, particularly 50 nm to 2,000 nm, and more particularly 100 nm to 1,000 nm. When the thickness of the conductive layer satisfies the above range, since the pore structure of the porous substrate can be exposed to the surface, the surface of the separator can have a porous structure. Furthermore, since the conductive layer can act as a kind of current collector on the electrode surface in contact with the separator, the battery resistance can be reduced and the input/output characteristics of the battery can be improved. Specifically, in order to achieve the effect described above while maintaining a high battery energy density, the thickness of the conductive layer is most preferably within a range of 100 nm to 1,000 nm. The thickness can be measured by examining a cross-section of the separator using a SEM.
La capa conductora puede tener una resistencia superficial de 5*10'1 Q/a a 5*104 Q/a, por ejemplo, de 5*10 Q/a a 5*104 Q/a. Dado que se usa la estructura de nanotubos de carbono, el intervalo anterior puede derivarse formando una red conductora larga y robusta en forma de una cuerda y alta conductividad eléctrica de la estructura de nanotubos de carbono. Cuando la resistencia superficial de la capa conductora satisface el intervalo anterior, dado que la capa conductora puede actuar como una clase de colector de corriente sobre la superficie del electrodo en contacto con el separador mientras la superficie del separador mantiene una estructura porosa, puede reducirse la resistencia de la batería y pueden mejorarse las características de entrada/salida de la batería. The conductive layer may have a surface resistance of 5*10'1 Q/a to 5*104 Q/a, for example, 5*10 Q/a to 5*104 Q/a. Since the carbon nanotube structure is used, the above range can be derived by forming a long and robust conductive network in the form of a rope and high electrical conductivity of the carbon nanotube structure. When the surface resistance of the conductive layer satisfies the above range, since the conductive layer can act as a kind of current collector on the electrode surface in contact with the separator while the surface of the separator maintains a porous structure, the resistance of the battery can be reduced and the input/output characteristics of the battery can be improved.
La capa conductora puede incluir además un aditivo que cubre al menos una porción de la superficie de la estructura de nanotubos de carbono. El aditivo puede desempeñar un papel a la hora de dispersar apropiadamente los nanotubos de carbono de tipo haz o de tipo enmarañado en la formación de la estructura de nanotubos de carbono. Dado que el aditivo está presente mientras cubre la al menos una porción de la superficie de la estructura de nanotubos de carbono, la capa conductora no puede exfoliarse fácilmente del separador y puede estar fuertemente unida al sustrato poroso. The conductive layer may further include an additive that covers at least a portion of the surface of the carbon nanotube structure. The additive may play a role in properly dispersing the bundle-like or tangled carbon nanotubes in the formation of the carbon nanotube structure. Because the additive is present while covering at least a portion of the surface of the carbon nanotube structure, the conductive layer cannot easily exfoliate from the separator and can be strongly bonded to the porous substrate.
Los aditivos pueden ser al menos uno seleccionado del grupo que consiste en poli(fluoruro de vinilideno), copolímero de poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno (PVdF-co-HFP), poli(alcohol vinílico), poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, caucho de nitrilo-butadieno hidrogenado, poliestireno, ácido pirenobutírico, ácido pirenosulfónico, ácido tánico, pirenometilamina, dodecilsulfato de sodio, carboximetilcelulosa, caucho de estireno-butadieno, y caucho fluorado, y pueden ser específicamente una carboximetilcelulosa. The additives may be at least one selected from the group consisting of polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-co-HFP), polyvinyl alcohol, polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, hydrogenated nitrile-butadiene rubber, polystyrene, pyrenebutyric acid, pyrenesulfonic acid, tannic acid, pyrenemethylamine, sodium dodecyl sulfate, carboxymethylcellulose, styrene-butadiene rubber, and fluorinated rubber, and may specifically be a carboxymethylcellulose.
3) Capa de recubrimiento inorgánica 3) Inorganic coating layer
En algunos casos, el separador puede incluir además la capa de recubrimiento inorgánica. La capa de recubrimiento inorgánica puede estar dispuesta entre el sustrato poroso y la capa conductora. En este caso, incluso si se produce ignición/generación de calor o aumenta rápidamente la temperatura por diversos motivos en la batería, dado que la capa de recubrimiento inorgánica mantiene la forma del separador para impedir un cortocircuito entre el electrodo positivo y el electrodo negativo, la capa de recubrimiento inorgánica puede mejorar la seguridad de la batería. In some cases, the separator may also include an inorganic coating layer. The inorganic coating layer may be disposed between the porous substrate and the conductive layer. In this case, even if ignition/heat generation occurs or the temperature rises rapidly for various reasons in the battery, since the inorganic coating layer maintains the shape of the separator to prevent a short circuit between the positive and negative electrodes, the inorganic coating layer can improve battery safety.
La capa de recubrimiento inorgánica puede incluir partículas inorgánicas. La partícula inorgánica no está particularmente limitada siempre que no reduzca la conductividad y no provoque ninguna reacción de oxidación y/o reducción, es decir, una reacción electroquímica, con un colector de electrodo positivo o electrodo negativo en un intervalo de tensión de funcionamiento (por ejemplo, 0 V - 5 V basándose en Li/Li+) de la batería, y, por ejemplo, puede ser al menos un material inorgánico seleccionado del grupo que consiste en AhO<3>, BaTiO<3>, CaO, CeO<2>, NiO, MgO, SiO<2>, SnO<2>, SrTiO3, TiO<2>, Y<2>O<3>, ZnO, ZrO<2>, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZP|.yTiyO3 (PLZT), Pb(Mg-,/3Nb2/3)O3-PbTiO<3>(PMN-PT), y hafnia (WO<2>). The inorganic coating layer may include inorganic particles. The inorganic particle is not particularly limited as long as it does not reduce the conductivity and does not cause any oxidation and/or reduction reaction, that is, an electrochemical reaction, with a positive electrode collector or negative electrode in an operating voltage range (e.g., 0 V - 5 V based on Li/Li+) of the battery, and, for example, may be at least one inorganic material selected from the group consisting of AhO<3>, BaTiO<3>, CaO, CeO<2>, NiO, MgO, SiO<2>, SnO<2>, SrTiO3, TiO<2>, Y<2>O<3>, ZnO, ZrO<2>, Pb(Zr,Ti)O3 (PZT), Pb1-xLaxZP|.yTiyO3 (PLZT), Pb(Mg-,/3Nb2/3)O3-PbTiO<3>(PMN-PT), and hafnia (WO<2>).
La capa de recubrimiento inorgánica puede incluir además un aglutinante. El aglutinante desempeña un papel a la hora de aumentar la fuerza de unión entre las partículas inorgánicas. El aglutinante puede incluir poli(fluoruro de vinilideno)-co-tricloroetileno, poli(metacrilato de metilo), poli(acrilato de etilhexilo), poli(acrilato de butilo), poliacrilonitrilo, polivinilpirrolidona, poli(acetato de vinilo), poli(etileno-co-acetato de vinilo), poli(óxido de etileno), poliarilato, acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, acetato-propionato de celulosa, cianoetilpululano, cianoetilpoli(alcohol vinílico), cianoetilcelulosa, cianoetilsacarosa, pululano, y carboxilmetilcelulosa, pero no se limita a los mismos. The inorganic coating layer may further include a binder. The binder plays a role in increasing the bonding strength between the inorganic particles. The binder may include, but is not limited to, poly(vinylidene fluoride)-co-trichloroethylene, poly(methyl methacrylate), poly(ethylhexyl acrylate), poly(butyl acrylate), polyacrylonitrile, polyvinylpyrrolidone, poly(vinyl acetate), poly(ethylene-co-vinyl acetate), poly(ethylene oxide), polyarylate, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, cyanoethyl pullulan, cyanoethylpoly(vinyl alcohol), cyanoethylcellulose, cyanoethylsucrose, pullulan, and carboxylmethylcellulose.
Dado que la estructura de nanotubos de carbono es un material a base de carbono altamente cristalino, la estabilidad a alta temperatura y la resistencia química son altas. Por tanto, incluso si se aumenta rápidamente la temperatura en la batería, la estructura de nanotubos de carbono puede mantener una estructura de red sólida. Además, en un caso en el que la capa de recubrimiento inorgánica y la estructura de nanotubos de carbono están unidas, dado que la capa de recubrimiento inorgánica y la estructura de nanotubos de carbono mantienen la forma del separador para impedir el cortocircuito entre el electrodo positivo y el electrodo negativo incluso si se produce ignición/generación de calor o aumenta rápidamente la temperatura por diversos motivos en la batería, puede mejorarse adicionalmente la seguridad de la batería. Since the carbon nanotube structure is a highly crystalline carbon-based material, it offers high temperature stability and chemical resistance. Therefore, even if the temperature in the battery increases rapidly, the carbon nanotube structure can maintain a solid network structure. Furthermore, in a case where the inorganic coating layer and the carbon nanotube structure are bonded, since the inorganic coating layer and the carbon nanotube structure maintain the shape of the separator to prevent short-circuiting between the positive and negative electrodes even if ignition/heat generation occurs or the temperature rises rapidly due to various reasons in the battery, the safety of the battery can be further improved.
La permeabilidad al aire del separador puede estar en un intervalo de 50 s/100 cm3 a 500 s/100 cm3, particularmente de 100 s/100 cm3 a 300 s/100 cm3, y más particularmente de 150 s/100 cm3 a 250 s/100 cm3. La expresión “permeabilidad al aire” significa el tiempo requerido para que 100 cm3 de aire penetren a través del separador. Satisfacer la permeabilidad al aire significa que la estructura de poros del separador está eficazmente establecida, y, dicho de otro modo, significa que puede mantenerse la estructura de poros del separador incluso si se ha formado la capa conductora. Cuando se satisface el intervalo de permeabilidad al aire del separador, dado que puede facilitarse la difusión de iones de litio, pueden mejorarse las características de entrada/salida de la batería. The air permeability of the separator may be in a range of 50 s/100 cm3 to 500 s/100 cm3, particularly 100 s/100 cm3 to 300 s/100 cm3, and more particularly 150 s/100 cm3 to 250 s/100 cm3. The term “air permeability” means the time required for 100 cm3 of air to penetrate through the separator. Satisfying the air permeability means that the pore structure of the separator is effectively established, and, in other words, it means that the pore structure of the separator can be maintained even if the conductive layer has been formed. When the air permeability range of the separator is satisfied, since the diffusion of lithium ions can be facilitated, the inlet/outlet characteristics of the battery can be improved.
Método de preparación del separador Separator preparation method
A continuación, se describirá un método de preparación del separador de la presente invención. Next, a preparation method of the separator of the present invention will be described.
El método de preparación del separador de la presente invención incluye las etapas de: preparar una estructura de nanotubos de carbono; y disponer la estructura de nanotubos de carbono sobre un sustrato poroso, en el que la estructura de nanotubos de carbono incluye una estructura en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras, y la estructura de nanotubos de carbono puede tener un diámetro promedio de 2 nm a 500 nm. El sustrato poroso y la estructura de nanotubos de carbono pueden ser los mismos que el sustrato poroso y la estructura de nanotubos de carbono que se han descrito en el separador de la realización descrita anteriormente. The preparation method of the separator of the present invention includes the steps of: preparing a carbon nanotube structure; and arranging the carbon nanotube structure on a porous substrate, wherein the carbon nanotube structure includes a structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side, and the carbon nanotube structure may have an average diameter of 2 nm to 500 nm. The porous substrate and the carbon nanotube structure may be the same as the porous substrate and the carbon nanotube structure described in the separator of the embodiment described above.
1) Preparación de estructura de nanotubos de carbono 1) Preparation of carbon nanotube structure
La preparación de la estructura de nanotubos de carbono puede incluir las etapas de: preparar una disolución mixta que incluye un medio de dispersión, un dispersante, y nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz (agregado o cuerpo unido de unidades de nanotubos de carbono de pared simple) (S1-1); y formar una estructura de nanotubos de carbono, en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas unas al lado de otras, dispersando los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz mediante la aplicación de una fuerza de cizalladura a la disolución mixta (S1-2). The preparation of the carbon nanotube structure may include the steps of: preparing a mixed solution including a dispersion medium, a dispersant, and bundle-type single-walled carbon nanotubes (aggregate or bonded body of single-walled carbon nanotube units) (S1-1); and forming a carbon nanotube structure, in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded side by side, dispersing the bundle-type single-walled carbon nanotubes by applying a shear force to the mixed solution (S1-2).
En la etapa S1-1, la disolución mixta puede prepararse añadiendo nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz y un dispersante a un medio de dispersión. Los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz están presentes en forma de un haz en el que están unidas las unidades de nanotubos de carbono de pared simple descritas anteriormente, en el que el nanotubo de carbono de tipo haz incluye habitualmente 2 o más, sustancialmente 500 o más, por ejemplo, 5.000 o más unidades de nanotubos de carbono de pared simple. In step S1-1, the mixed solution may be prepared by adding bundle-type single-walled carbon nanotubes and a dispersant to a dispersion medium. The bundle-type single-walled carbon nanotubes are present in the form of a bundle in which the above-described single-walled carbon nanotube units are bonded, wherein the bundle-type carbon nanotube typically includes 2 or more, substantially 500 or more, for example, 5,000 or more single-walled carbon nanotube units.
El nanotubo de carbono de pared simple de tipo haz puede tener un área de superficie específica de 500 m2/g a 1.000 m2/g, por ejemplo, de 600 m2/g a 800 m2/g. Cuando el área de superficie específica satisface el intervalo anterior, dado que la trayectoria conductora en el electrodo puede garantizarse sin problemas por la amplia área de superficie específica, puede maximizarse la conductividad en el electrodo incluso con una cantidad muy pequeña del agente conductor. The bundle-type single-walled carbon nanotube can have a specific surface area of 500 m2/g to 1,000 m2/g, for example, 600 m2/g to 800 m2/g. When the specific surface area satisfies the above range, since the conductive path at the electrode can be smoothly guaranteed by the large specific surface area, the conductivity at the electrode can be maximized even with a very small amount of the conductive agent.
Los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz pueden incluirse en una cantidad del 0,1 % en peso al 1,0 % en peso, por ejemplo, del 0,2 % en peso al 0,5 % en peso en la disolución mixta. Cuando la cantidad de los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz satisface el intervalo anterior, dado que los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz se dispersan en un nivel apropiado, puede formarse una estructura de nanotubos de carbono a un nivel apropiado y puede mejorarse la estabilidad de dispersión. The bundle-type single-walled carbon nanotubes may be included in an amount of 0.1% by weight to 1.0% by weight, for example, 0.2% by weight to 0.5% by weight, in the mixed solution. When the amount of the bundle-type single-walled carbon nanotubes satisfies the above range, since the bundle-type single-walled carbon nanotubes are dispersed at an appropriate level, a carbon nanotube structure can be formed at an appropriate level and the dispersion stability can be improved.
El medio de dispersión puede incluir, por ejemplo, agua, un disolvente orgánico polar a base de amida tal como dimetilformamida (DMF), dietilformamida, dimetilacetamida (DMAc), y N-metilpirrolidona (NMP); alcoholes tales como metanol, etanol, 1-propanol, 2-propanol (alcohol isopropílico), 1-butanol (n-butanol), 2-metil-1-propanol (isobutanol), 2-butanol (sec-butanol), 1-metil-2-propanol (terc-butanol), pentanol, hexanol, heptanol, u octanol; glicoles tales como etilenglicol, dietilenglicol, trietilenglicol, propilenglicol, 1,3-propanodiol, 1,3-butanodiol, 1,5-pentanodiol, o hexilenglicol; alcoholes polihidroxilados tales como glicerina, trimetilolpropano, pentaeritritol, o sorbitol; éteres de glicol tales como monometil éter de etilenglicol, monometil éter de dietilenglicol, monometil éter de trietilenglicol, monometil éter de tetraetilenglicol, monoetil éter de etilenglicol, monoetil éter de dietilenglicol, monoetil éter de trietilenglicol, monoetil éter de tetraetilenglicol, monobutil éter de etilenglicol, monobutil éter de dietilenglicol, monobutil éter de trietilenglicol, o monobutil éter de tetraetilenglicol; cetonas tales como acetona, metil etil cetona, metil propil cetona, o ciclopentanona; y ésteres tales como acetato de etilo, y-butirolactona, y g-propiolactona, y puede usarse uno cualquiera de los mismos o una mezcla de dos o más de los mismos, pero la presente invención no se limita a los mismos. Específicamente, el medio de dispersión puede ser agua. The dispersion medium may include, for example, water, a polar amide-based organic solvent such as dimethylformamide (DMF), diethylformamide, dimethylacetamide (DMAc), and N-methylpyrrolidone (NMP); alcohols such as methanol, ethanol, 1-propanol, 2-propanol (isopropyl alcohol), 1-butanol (n-butanol), 2-methyl-1-propanol (isobutanol), 2-butanol (sec-butanol), 1-methyl-2-propanol (tert-butanol), pentanol, hexanol, heptanol, or octanol; glycols such as ethylene glycol, diethylene glycol, triethylene glycol, propylene glycol, 1,3-propanediol, 1,3-butanediol, 1,5-pentanediol, or hexylene glycol; polyhydric alcohols such as glycerin, trimethylolpropane, pentaerythritol, or sorbitol; glycol ethers such as ethylene glycol monomethyl ether, diethylene glycol monomethyl ether, triethylene glycol monomethyl ether, tetraethylene glycol monomethyl ether, ethylene glycol monoethyl ether, diethylene glycol monoethyl ether, triethylene glycol monoethyl ether, tetraethylene glycol monoethyl ether, ethylene glycol monobutyl ether, diethylene glycol monobutyl ether, triethylene glycol monobutyl ether, or tetraethylene glycol monobutyl ether; ketones such as acetone, methyl ethyl ketone, methyl propyl ketone, or cyclopentanone; and esters such as ethyl acetate, y-butyrolactone, and g-propiolactone, and any one of them or a mixture of two or more of them may be used, but the present invention is not limited thereto. Specifically, the dispersion medium may be water.
El dispersante puede incluir al menos uno seleccionado de un caucho de nitrilo-butadieno hidrogenado, poli(fluoruro de vinilideno), y carboximetilcelulosa, y puede ser específicamente carboximetilcelulosa. El dispersante puede corresponder al aditivo de la realización descrita anteriormente. The dispersant may include at least one selected from hydrogenated nitrile butadiene rubber, polyvinylidene fluoride, and carboxymethylcellulose, and may specifically be carboxymethylcellulose. The dispersant may correspond to the additive of the embodiment described above.
En la dispersión de agente conductor, la razón en peso de los nanotubos de carbono de tipo haz con respecto al dispersante puede estar en un intervalo de 1:0,1 a 1:10, por ejemplo, de 1:1 a 1:10. En un caso en el que la razón en peso satisface el intervalo anterior, dado que los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz se dispersan en un nivel apropiado, puede formarse una estructura de nanotubos de carbono a un nivel apropiado y puede mejorarse la estabilidad de dispersión. In the conductive agent dispersion, the weight ratio of the bundle-type carbon nanotubes to the dispersant may be in a range of 1:0.1 to 1:10, for example, 1:1 to 1:10. In a case where the weight ratio satisfies the above range, since the bundle-type single-walled carbon nanotubes are dispersed at an appropriate level, a carbon nanotube structure at an appropriate level can be formed and the dispersion stability can be improved.
El contenido de sólidos en la disolución mixta puede estar en un intervalo del 0,1 % en peso al 20 % en peso, por ejemplo, del 1 % en peso al 10% en peso. En un caso en el que el contenido de sólidos satisface el intervalo anterior, dado que los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz se dispersan en un nivel apropiado, puede formarse una estructura de nanotubos de carbono a un nivel apropiado y puede mejorarse la estabilidad de dispersión. Además, una suspensión de electrodo puede tener una viscosidad y una elasticidad adecuadas para un procedimiento de preparación de electrodo, y también contribuye a aumentar el contenido de sólidos de la suspensión de electrodo. The solids content in the mixed solution may be in a range of 0.1% by weight to 20% by weight, for example, 1% by weight to 10% by weight. In a case where the solids content satisfies the above range, since the bundle-type single-walled carbon nanotubes are dispersed at an appropriate level, a carbon nanotube structure can be formed at an appropriate level and the dispersion stability can be improved. In addition, an electrode suspension can have a viscosity and elasticity suitable for an electrode preparation process, and also contribute to increasing the solids content of the electrode suspension.
En la etapa S1-2, puede realizarse un procedimiento de dispersar los nanotubos de carbono de tipo haz en la disolución mixta usando un dispositivo de mezclado tal como un homogeneizador, un molino de perlas, un molino de bolas, un molino de cesta, un molino de atrición, un agitador universal, una mezcladora ClearMixer, un molino de espigas, una mezcladora TK, o un equipo de sonicación. Entre ellos, se prefiere un método de molienda con perlas porque puede controlar con precisión el diámetro de la estructura de nanotubos de carbono, puede lograr una distribución uniforme de la estructura de nanotubos de carbono, y puede tener ventajas en cuanto a coste. In step S1-2, a process of dispersing the beam-type carbon nanotubes in the mixed solution can be performed using a mixing device such as a homogenizer, a bead mill, a ball mill, a basket mill, an attrition mill, a universal stirrer, a ClearMixer, a pin mill, a TK mixer, or a sonication equipment. Among them, a bead milling method is preferred because it can precisely control the diameter of the carbon nanotube structure, can achieve uniform distribution of the carbon nanotube structure, and can have cost advantages.
El método de molienda con perlas puede ser el siguiente. La disolución mixta puede colocarse en un recipiente que contiene perlas, y el recipiente puede hacerse girar para dispersar los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz. The bead milling method can be as follows: The mixed solution can be placed in a bead-containing container, and the container can be rotated to disperse the bundle-type single-walled carbon nanotubes.
En este caso, las condiciones en las que se realiza el método de molienda con perlas son las siguientes. In this case, the conditions under which the pearl grinding method is carried out are as follows.
Las perlas pueden tener un diámetro promedio de 0,5 mm a 1,5 mm, por ejemplo, de 0,5 mm a 1,0 mm. En un caso en el que el diámetro promedio satisface el intervalo anterior, puede controlarse apropiadamente el diámetro de la estructura de nanotubos de carbono sin romper la estructura de nanotubos de carbono durante el procedimiento de dispersión, y puede prepararse una disolución de dispersión con una composición uniforme. The beads may have an average diameter of 0.5 mm to 1.5 mm, for example, 0.5 mm to 1.0 mm. In a case where the average diameter satisfies the above range, the diameter of the carbon nanotube structure can be appropriately controlled without breaking the carbon nanotube structure during the dispersion process, and a dispersion solution with a uniform composition can be prepared.
La velocidad de rotación del recipiente puede estar en un intervalo de 500 rpm a 10.000 rpm, por ejemplo, de 2.000 rpm a 6.000 rpm. En un caso en el que la velocidad de rotación satisface el intervalo anterior, puede controlarse apropiadamente el diámetro de la estructura de nanotubos de carbono sin romper la estructura de nanotubos de carbono durante el procedimiento de dispersión, y puede prepararse una disolución de dispersión con una composición uniforme. The rotation speed of the vessel may be in a range of 500 rpm to 10,000 rpm, for example, 2,000 rpm to 6,000 rpm. If the rotation speed is within the above range, the diameter of the carbon nanotube structure can be appropriately controlled without breaking the carbon nanotube structure during the dispersion process, and a dispersion solution with a uniform composition can be prepared.
El tiempo durante el cual se realiza molienda con perlas puede estar en un intervalo de 0,5 horas a 2 horas, particularmente de 0,5 horas a 1,5 horas, y más particularmente de 0,8 horas a 1 hora. En un caso en el que el tiempo satisface el intervalo anterior, puede controlarse apropiadamente el diámetro de la estructura de nanotubos de carbono sin romper la estructura de nanotubos de carbono durante el procedimiento de dispersión, y puede prepararse una disolución de dispersión con una composición uniforme. El tiempo de realización de la molienda con perlas significa el tiempo total durante el cual se usa el molino de perlas, y, por tanto, por ejemplo, si se realiza molienda con perlas varias veces, el tiempo de realización significa el tiempo total requerido para realizar la molienda con perlas varias veces. The time during which bead milling is performed may be in a range of 0.5 hours to 2 hours, particularly 0.5 hours to 1.5 hours, and more particularly 0.8 hours to 1 hour. In a case where the time satisfies the above range, the diameter of the carbon nanotube structure can be appropriately controlled without breaking the carbon nanotube structure during the dispersion process, and a dispersion solution having a uniform composition can be prepared. The time during which bead milling is performed means the total time during which the bead mill is used, and, therefore, for example, if bead milling is performed several times, the performance time means the total time required to perform bead milling several times.
Las condiciones de la molienda con perlas anteriores son para dispersar los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz a un nivel apropiado, y específicamente excluyen el caso en el que los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz están completamente dispersos en nanotubos de carbono de pared simple de una sola cadena. Es decir, las condiciones de la molienda con perlas anteriores son para formar la estructura de nanotubos de carbono en la que una pluralidad de unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas juntas unas al lado de otras en la dispersión de agente conductor preparada dispersando apropiadamente los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz. Esto puede lograrse sólo cuando se controlan estrictamente la composición de la disolución mixta y las condiciones del procedimiento de dispersión (por ejemplo, procedimiento de molienda con perlas). The above bead milling conditions are designed to disperse the bundle-type single-walled carbon nanotubes to an appropriate level, and specifically exclude the case in which the bundle-type single-walled carbon nanotubes are completely dispersed in single-stranded single-walled carbon nanotubes. That is, the above bead milling conditions are designed to form the carbon nanotube structure in which a plurality of single-walled carbon nanotube units are bonded together side by side in the conductive agent dispersion prepared by appropriately dispersing the bundle-type single-walled carbon nanotubes. This can be achieved only when the composition of the mixed solution and the dispersion process conditions (e.g., bead milling process) are strictly controlled.
Puede formarse una dispersión de estructuras de nanotubos de carbono a través del procedimiento anterior. A dispersion of carbon nanotube structures can be formed by the above procedure.
(2) Etapa de disposición de la estructura de nanotubos de carbono sobre el sustrato poroso (2) Stage of arranging the carbon nanotube structure on the porous substrate
La estructura de nanotubos de carbono puede disponerse sobre el sustrato poroso mediante la aplicación de la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono sobre el sustrato poroso y la solidificación de la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono aplicada. El sustrato poroso puede incluir o puede no incluir la capa de recubrimiento inorgánica descrita anteriormente, pero es preferible que incluya la capa de recubrimiento inorgánica con el fin de mejorar la seguridad. Puede usarse un método convencional, tal como una barra de Mayer, una recubridora de boquilla, una recubridora de rodillo inverso, y una recubridora de grabado, para aplicar la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono. The carbon nanotube structure can be arranged on the porous substrate by applying the carbon nanotube structure dispersion onto the porous substrate and solidifying the applied carbon nanotube structure dispersion. The porous substrate may or may not include the inorganic coating layer described above, but it is preferable that it includes the inorganic coating layer in order to improve safety. A conventional method, such as a Mayer bar, a nozzle coater, a reverse roll coater, and an gravure coater, can be used to apply the carbon nanotube structure dispersion.
Batería secundaria Secondary battery
Una batería secundaria según otra realización de la presente invención puede incluir un electrodo y el separador de la realización descrita anteriormente. A secondary battery according to another embodiment of the present invention may include an electrode and the separator of the embodiment described above.
El electrodo puede incluir un electrodo positivo y un electrodo negativo. The electrode may include a positive electrode and a negative electrode.
El electrodo puede incluir una capa de material activo de electrodo. El electrodo puede incluir además un colector de corriente, y, en este caso, la capa de material activo de electrodo puede estar dispuesta sobre una superficie o ambas superficies del colector de corriente. The electrode may include a layer of active electrode material. The electrode may further include a current collector, and in this case, the layer of active electrode material may be disposed on one or both surfaces of the current collector.
El colector de corriente no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y, por ejemplo, puede usarse cobre, acero inoxidable, aluminio, níquel, titanio, aleaciones de los mismos, estos materiales que se tratan superficialmente con uno de carbono, níquel, titanio, plata, o similares, o carbono cocido. The current collector is not particularly limited as long as it has conductivity without causing adverse chemical changes in the battery, and, for example, copper, stainless steel, aluminum, nickel, titanium, alloys thereof can be used, these materials being surface treated with one of carbon, nickel, titanium, silver, or the like, or fired carbon.
El colector de corriente puede tener normalmente un grosor de 3 |im a 500 |im, y pueden formarse irregularidades microscópicas sobre la superficie del colector para mejorar la adhesión del material activo de electrodo. Además, el colector de electrodo, por ejemplo, puede usarse en diversas formas tales como la de una película, una lámina, una hoja, una red, un cuerpo poroso, un cuerpo de espuma, un cuerpo de material textil no tejido, y similares. The current collector may typically have a thickness of 3 |im to 500 |im, and microscopic irregularities may be formed on the collector surface to improve adhesion of the electrode active material. In addition, the electrode collector, for example, may be used in various forms such as a film, a sheet, a foil, a net, a porous body, a foam body, a nonwoven fabric body, and the like.
La capa de material activo de electrodo puede incluir un material activo de electrodo y un agente conductor. The electrode active material layer may include an electrode active material and a conductive agent.
El material activo de electrodo puede ser un material activo de electrodo positivo o material activo de electrodo negativo habitualmente usado en la técnica, pero los tipos del mismo no están particularmente limitados. The electrode active material may be a positive electrode active material or negative electrode active material commonly used in the art, but the types thereof are not particularly limited.
Por ejemplo, como material activo de electrodo positivo, puede usarse un óxido de litio que incluye litio y al menos un metal tal como cobalto, manganeso, níquel, o aluminio. Específicamente, el óxido de litio puede incluir óxido a base de litio-manganeso (por ejemplo, LiMnO<2>, LiMn<2>O, etc.), óxido a base de litio-cobalto (por ejemplo, LiCoO<2>, etc.), óxido a base de litio-níquel (por ejemplo, LiNiO<2>, etc.), óxido a base de litio-níquel-manganeso (por ejemplo, LiNh_Y<1>MnY<1>O<2>(donde 0<Y1<1), LiMn<2>-Z<1>Niz<1>O<4>(donde 0<Z1<2), etc.), óxido a base de litio-níquel-cobalto (por ejemplo, LÍNÍ<1>-y<2>Coy<2>O<2>(donde 0<Y2<1), óxido a base de litio-manganeso-cobalto (por ejemplo, LiCo<1>-Y<3>MnY<3>O<2>(donde 0<Y3<1), LiMn<2>-Z<2>Coz<2>O<4>(donde 0<Z2<2), etc.), óxido a base de litio-níquel-cobalto-manganeso (por ejemplo, Li(NiP<1>CoQ<1>MnR<1>)O<2>(donde 0<P1<1, 0<Q1<1, 0<R1<1, y P1+Q1+R1=1) o Li(NiP<2>CoQ<2>MnR<2>)O<4>(donde 0<P2<2, 0<Q2<2, 0<R2<2, y P2+Q2+R2=2), etc.), u óxido de litio-níquel-cobalto-manganeso-metal de transición (M) (por ejemplo, Li(NiP<3>CoQ<3>MnR<3>M1S)O<2>(donde M1 se selecciona del grupo que consiste en aluminio (Al), cobre (Cu), hierro (Fe), vanadio (V), cromo (Cr), titanio (Ti), zirconio (Zr), zinc (Zn), tántalo (Ta), niobio (Nb), magnesio (Mg), boro (B), wolframio (W), y molibdeno (Mo), y P3, Q3, R3, y S son las fracciones atómicas de cada elemento independiente, en donde 0<P3<1, 0<Q3<1, 0<R3<1, 0<S<1, y P3+Q3+R3+S=1), etc.), y puede incluirse uno cualquiera de los mismos o un compuesto de dos o más de los mismos. For example, as a positive electrode active material, a lithium oxide including lithium and at least one metal such as cobalt, manganese, nickel, or aluminum may be used. Specifically, the lithium oxide may include lithium-manganese based oxide (e.g., LiMnO<2>, LiMn<2>O, etc.), lithium-cobalt based oxide (e.g., LiCoO<2>, etc.), lithium-nickel based oxide (e.g., LiNiO<2>, etc.), lithium-nickel-manganese based oxide (e.g., LiNh_Y<1>MnY<1>O<2>(where 0<Y1<1), LiMn<2>-Z<1>Niz<1>O<4>(where 0<Z1<2), etc.), lithium-nickel-cobalt based oxide (e.g., LIN<1>-y<2>Coy<2>O<2>(where 0<Y2<1), lithium-manganese-cobalt based oxide (e.g., LiCo<1>-Y<3>MnY<3>O<2>(where 0<Y3<1), LiMn<2>-Z<2>CoZ<2>O<4>(where 0<Z2<2), etc.), lithium-nickel-cobalt-manganese-based oxide (e.g., Li(NiP<1>CoQ<1>MnR<1>)O<2>(where 0<P1<1, 0<Q1<1, 0<R1<1, and P1+Q1+R1=1) or Li(NiP<2>CoQ<2>MnR<2>)O<4>(where 0<P2<2, 0<Q2<2, 0<R2<2, and P2+Q2+R2=2), etc.), or lithium-nickel-cobalt-manganese-transition metal (M) oxide (e.g., Li(NiP<3>CoQ<3>MnR<3>M1S)O<2>(where M1 is selected from the group consisting of aluminum (Al), copper (Cu), iron (Fe), vanadium (V), chromium (Cr), titanium (Ti), zirconium (Zr), zinc (Zn), tantalum (Ta), niobium (Nb), magnesium (Mg), boron (B), tungsten (W), and molybdenum (Mo), and P3, Q3, R3, and S are the atomic fractions of each independent element, wherein 0<P3<1, 0<Q3<1, 0<R3<1, 0<S<1, and P3+Q3+R3+S=1), etc.), and any one thereof or a compound of two or more thereof may be included.
El material activo de electrodo negativo, por ejemplo, puede incluir un material carbonoso tal como grafito artificial, grafito natural, fibras de carbono grafitizado, y carbono amorfo; un compuesto metálico que puede formar una aleación con litio tal como silicio (Si), aluminio (Al), estaño (Sn), plomo (Pb), zinc (Zn), bismuto (Bi), indio (In), magnesio (Mg), galio (Ga), cadmio (Cd), una aleación de Si, una aleación de Sn, o una aleación de Al; un óxido de metal que puede estar dopado y no dopado con litio tal como SiOv (0<v<2), SnO<2>, óxido de vanadio, y óxido de litiovanadio; o un material compuesto que incluye el compuesto metálico y el material carbonoso tal como un material compuesto de Si-C o un material compuesto de Sn-C, y puede usarse uno cualquiera de los mismos o una mezcla de dos o más de los mismos. Además, como material activo de electrodo negativo puede usarse una película delgada de litio metálico. Además, como material de carbono pueden usarse tanto carbono de baja cristalinidad como carbono de alta cristalinidad. The negative electrode active material, for example, may include a carbonaceous material such as artificial graphite, natural graphite, graphitized carbon fibers, and amorphous carbon; a metal compound that can form an alloy with lithium such as silicon (Si), aluminum (Al), tin (Sn), lead (Pb), zinc (Zn), bismuth (Bi), indium (In), magnesium (Mg), gallium (Ga), cadmium (Cd), a Si alloy, a Sn alloy, or an Al alloy; a metal oxide that may be doped and undoped with lithium such as SiOv (0<v<2), SnO<2>, vanadium oxide, and lithium vanadium oxide; or a composite material that includes the metal compound and the carbonaceous material such as a Si-C composite material or an Sn-C composite material, and any one thereof or a mixture of two or more thereof may be used. In addition, a thin film of metallic lithium may be used as the negative electrode active material. In addition, both low-crystalline carbon and high-crystalline carbon can be used as carbon material.
El material activo de electrodo puede incluirse en una cantidad del 70 % en peso al 99,5 % en peso, por ejemplo, del 80 % en peso al 99 % en peso basándose en el peso total de la capa de material activo de electrodo. Cuando la cantidad del material activo de electrodo satisface el intervalo anterior, pueden lograrse una densidad de energía, una adhesión del electrodo, y una conductividad eléctrica excelentes. The electrode active material may be included in an amount of 70% by weight to 99.5% by weight, for example, 80% by weight to 99% by weight based on the total weight of the electrode active material layer. When the amount of the electrode active material satisfies the above range, excellent energy density, electrode adhesion, and electrical conductivity can be achieved.
El agente conductor no está particularmente limitado siempre que tenga conductividad sin provocar cambios químicos adversos en la batería, y pueden usarse materiales conductores, por ejemplo, grafito tal como grafito natural y grafito artificial; negro de carbono tal como negro de acetileno, negro de Ketjen, negro de canal, negro de horno, negro de lámpara, y negro térmico; fibras conductoras tales como fibras de carbono o fibras de metal; tubos conductores tales como nanotubos de carbono; polvo de metal tal como polvo de fluorocarbono, polvo de aluminio, y polvo de níquel; fibras cortas monocristalinas conductoras tales como fibras cortas monocristalinas de óxido de zinc y fibras cortas monocristalinas de titanato de potasio; óxido de metal conductor tal como óxido de titanio; o derivados de polifenileno. The conductive agent is not particularly limited as long as it has conductivity without causing adverse chemical changes in the battery, and conductive materials can be used, for example, graphite such as natural graphite and artificial graphite; carbon black such as acetylene black, Ketjen black, channel black, furnace black, lamp black, and thermal black; conductive fibers such as carbon fibers or metal fibers; conductive tubes such as carbon nanotubes; metal powder such as fluorocarbon powder, aluminum powder, and nickel powder; conductive single-crystalline short fibers such as zinc oxide single-crystalline short fibers and potassium titanate single-crystalline short fibers; conductive metal oxide such as titanium oxide; or polyphenylene derivatives.
El electrodo puede incluir además un aglutinante. El aglutinante puede incluir al menos uno seleccionado del grupo que consiste en un copolímero de poli(fluoruro de vinilideno)-hexafluoropropileno (PVDF-co-HFP), poli(fluoruro de vinilideno), poliacrilonitrilo, poli(metacrilato de metilo), poli(alcohol vinílico), carboximetilcelulosa (CMC), almidón, hidroxipropilcelulosa, celulosa regenerada, polivinilpirrolidona, tetrafluoroetileno, polietileno, polipropileno, poliacrilato, un monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM), un EPDM sulfonado, un caucho de estireno-butadieno (SBR), un caucho fluorado, poli(ácido acrílico), y un material que tiene el hidrógeno del mismo sustituido por litio (Li), sodio (Na), o calcio (Ca), o puede incluir diversos copolímeros de los mismos. The electrode may further include a binder. The binder may include at least one selected from the group consisting of a polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVDF-co-HFP), polyvinylidene fluoride, polyacrylonitrile, polymethyl methacrylate, polyvinyl alcohol, carboxymethylcellulose (CMC), starch, hydroxypropylcellulose, regenerated cellulose, polyvinylpyrrolidone, tetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, polyacrylate, an ethylene-propylene-diene monomer (EPDM), a sulfonated EPDM, a styrene-butadiene rubber (SBR), a fluorinated rubber, polyacrylic acid, and a material having the hydrogen thereof substituted with lithium (Li), sodium (Na), or calcium (Ca), or may include various copolymers thereof.
El electrodo está conectado a una parte de aplicación de corriente. The electrode is connected to a current-applying part.
Específicamente, en un caso en el que la batería secundaria es una celda de botón, se aplica una corriente externa al electrodo en contacto con una lata inferior a través de la lata inferior, y, en este caso, la lata inferior corresponde a la parte de aplicación de corriente. En un caso en el que la batería secundaria es un monocelda (o una batería de tipo bolsa o de tipo cilíndrica que tiene más apilamientos que la monocelda) en lugar de una celda de botón, se aplica una corriente externa al electrodo a través de una lengüeta de electrodo, y, en este caso, la lengüeta de electrodo corresponde a la parte de aplicación de corriente. En un caso en el que el electrodo es un electrodo positivo en la monocelda, un extremo (una región de extremo de una porción en la que no se forma una capa de material activo de electrodo positivo (porción no recubierta)) de un colector de electrodo positivo en el electrodo positivo puede corresponder a la parte de aplicación de corriente. Specifically, in a case where the secondary battery is a button cell, an external current is applied to the electrode in contact with a bottom can through the bottom can, and, in this case, the bottom can corresponds to the current applying portion. In a case where the secondary battery is a single cell (or a pouch-type or cylindrical-type battery having more stacks than the single cell) rather than a button cell, an external current is applied to the electrode through an electrode tab, and, in this case, the electrode tab corresponds to the current applying portion. In a case where the electrode is a positive electrode in the single cell, one end (an end region of a portion on which a positive electrode active material layer is not formed (uncoated portion)) of a positive electrode collector on the positive electrode may correspond to the current applying portion.
El separador puede estar dispuesto entre el electrodo positivo y el electrodo negativo. El electrodo positivo incluye un colector de electrodo positivo y una capa de material activo de electrodo positivo, y el electrodo negativo incluye un colector de electrodo negativo y una capa de material activo de electrodo negativo. El colector de electrodo positivo y el colector de electrodo negativo incluyen porciones no recubiertas en las que la capa de material activo de electrodo positivo y la capa de material activo de electrodo negativo no están dispuestas (no se solapan con la capa de material activo de electrodo positivo), respectivamente. Cuando se explica un caso en el que el electrodo positivo está en contacto con la capa conductora del separador (en algunos casos, el electrodo negativo, y no el electrodo positivo, puede estar en contacto con la capa conductora del separador), la capa conductora del separador puede estar en contacto con la porción no recubierta del colector de electrodo positivo y la parte de aplicación de corriente (correspondiente a una lengüeta de electrodo positivo). Por consiguiente, la corriente que fluye hacia la batería secundaria a través de la parte de aplicación de corriente puede transmitirse de manera uniforme a la capa de material activo de electrodo positivo a través de la capa conductora, así como el colector de electrodo positivo. The separator may be disposed between the positive electrode and the negative electrode. The positive electrode includes a positive electrode collector and a positive electrode active material layer, and the negative electrode includes a negative electrode collector and a negative electrode active material layer. The positive electrode collector and the negative electrode collector include uncoated portions in which the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are not arranged (do not overlap with the positive electrode active material layer), respectively. When explaining a case in which the positive electrode is in contact with the conductive layer of the separator (in some cases, the negative electrode, and not the positive electrode, may be in contact with the conductive layer of the separator), the conductive layer of the separator may be in contact with the uncoated portion of the positive electrode collector and the current applying portion (corresponding to a positive electrode tab). Therefore, the current flowing into the secondary battery through the current applying portion can be uniformly transmitted to the positive electrode active material layer through the conductive layer as well as the positive electrode collector.
Haciendo referencia a la figura 7, cuando se prepara una celda de botón, un separador 130 que incluye un sustrato 131 poroso y una capa 132 conductora está dispuesto entre un electrodo 120 negativo y un electrodo 110 positivo de modo que la capa 132 conductora del separador 130 entra en contacto con una superficie superior del electrodo 110 positivo. Además, una tapa 111a inferior está dispuesta para estar en contacto con una superficie inferior del electrodo 110 positivo, y una porción de la tapa 111a inferior entra en contacto con la capa 132 conductora en un procedimiento de ensamblaje de la celda de botón. Por tanto, una corriente aplicada a través de la tapa 111a inferior, que es una parte de aplicación de corriente, no sólo se propaga uniformemente a la superficie inferior del electrodo 110 positivo a lo largo de la tapa 111a inferior, sino que también puede propagarse uniformemente a la superficie superior del electrodo 110 positivo a lo largo de la capa 132 conductora. Por consiguiente, puede reducirse la resistencia de la batería, y pueden mejorarse significativamente las características de entrada/salida de la batería. Referring to Figure 7, when preparing a button cell, a separator 130 including a porous substrate 131 and a conductive layer 132 is disposed between a negative electrode 120 and a positive electrode 110 such that the conductive layer 132 of the separator 130 comes into contact with an upper surface of the positive electrode 110. Furthermore, a lower cap 111a is arranged to be in contact with a lower surface of the positive electrode 110, and a portion of the lower cap 111a comes into contact with the conductive layer 132 in an assembling method of the button cell. Therefore, a current applied through the lower cover 111a, which is a current applying part, not only spreads uniformly to the lower surface of the positive electrode 110 along the lower cover 111a, but can also spread uniformly to the upper surface of the positive electrode 110 along the conductive layer 132. Accordingly, the resistance of the battery can be reduced, and the input/output characteristics of the battery can be significantly improved.
A continuación se describirá una monocelda. Haciendo referencia a la figura 8, en la monocelda se incluyen un electrodo 110 positivo que incluye un colector 111 de electrodo positivo y una capa 112 de material activo de electrodo positivo, un electrodo 120 negativo que incluye un colector 121 de electrodo negativo y una capa 122 de material activo de electrodo negativo, y un separador 130 que incluye un sustrato 131 poroso y una capa 132 conductora, y una porción de extremo del colector 111 de electrodo positivo, en un estado en el que la capa 112 de material activo de electrodo positivo no está dispuesta sobre una superficie del mismo, sobresale bastante para constituir una lengüeta 111a de electrodo positivo, que es una parte de aplicación de corriente, y las lengüetas 111a de electrodo positivo están en contacto entre sí. En este caso, una porción de la capa 132 conductora entra en contacto (C) con una porción de la lengüeta 111a de electrodo positivo. Por tanto, dado que una corriente aplicada a través de la lengüeta 111a de electrodo positivo no sólo fluye hacia el colector 111 de electrodo positivo, sino que también fluye hacia la capa 132 conductora, la corriente puede fluir uniformemente en la capa 112 de material activo de electrodo positivo. Por consiguiente, puede reducirse la resistencia de la batería, y pueden mejorarse significativamente las características de entrada/salida de la batería. A single cell will now be described. Referring to Fig. 8, the single cell includes a positive electrode 110 including a positive electrode collector 111 and a positive electrode active material layer 112, a negative electrode 120 including a negative electrode collector 121 and a negative electrode active material layer 122, and a separator 130 including a porous substrate 131 and a conductive layer 132, and an end portion of the positive electrode collector 111, in a state where the positive electrode active material layer 112 is not disposed on a surface thereof, protrudes far enough to constitute a positive electrode tab 111a, which is a current applying portion, and the positive electrode tabs 111a contact each other. In this case, a portion of the conductive layer 132 comes into contact (C) with a portion of the positive electrode tab 111a. Therefore, since a current applied through the positive electrode tab 111a not only flows to the positive electrode collector 111, but also flows to the conductive layer 132, the current can flow uniformly in the positive electrode active material layer 112. Accordingly, the resistance of the battery can be reduced, and the input/output characteristics of the battery can be significantly improved.
La figura 9 es un diagrama esquemático que ilustra una relación posicional entre un colector 111 de electrodo positivo, una capa 112 de material activo de electrodo positivo, una lengüeta 111a de electrodo positivo, y una capa 132 conductora de un separador en una batería de tipo rollo de gelatina en un estado de una batería desenrollada antes de completarse la batería de tipo rollo de gelatina. El colector 111 de electrodo positivo incluye una porción no recubierta que no se solapa con la capa de material activo de electrodo positivo, y la porción no recubierta y una porción de la lengüeta 111a de electrodo positivo entran en contacto con la capa 132 conductora (una región correspondiente a C). Por tanto, dado que una corriente aplicada a través de la lengüeta 111a de electrodo positivo no sólo fluye hacia el colector 111 de electrodo positivo, sino que también fluye hacia la capa 132 conductora, la corriente puede fluir uniformemente en la capa 112 de material activo de electrodo positivo. Por consiguiente, puede reducirse la resistencia de la batería, y pueden mejorarse significativamente las características de entrada/salida de la batería. Figure 9 is a schematic diagram illustrating a positional relationship between a positive electrode collector 111, a positive electrode active material layer 112, a positive electrode tab 111a, and a conductive layer 132 of a separator in a jelly roll type battery in a state of an unwound battery before the jelly roll type battery is completed. The positive electrode collector 111 includes an uncoated portion that does not overlap with the positive electrode active material layer, and the uncoated portion and a portion of the positive electrode tab 111a come into contact with the conductive layer 132 (a region corresponding to C). Therefore, since a current applied through the positive electrode tab 111a not only flows to the positive electrode collector 111, but also flows to the conductive layer 132, the current can flow uniformly in the positive electrode active material layer 112. Consequently, the battery resistance can be reduced, and the input/output characteristics of the battery can be significantly improved.
Haciendo referencia a las figuras 10 y 11, aunque similar a la figura 9, puede entenderse que están presentes una pluralidad de lengüetas 111a de electrodo positivo, y también están presentes una pluralidad de capas 112 de material activo de electrodo positivo en regiones separadas. En este caso, dado que se aumentan una región de la lengüeta 111a de electrodo positivo y una región de la porción no recubierta, que están en contacto con la capa conductora, una corriente aplicada a través de la pluralidad de lengüetas 111a de electrodo positivo fluye de manera más uniforme hacia la capa 132 conductora y, por tanto, la corriente puede fluir más uniformemente en la capa 112 de material activo de electrodo positivo. Por consiguiente, puede reducirse adicionalmente la resistencia de la batería, y pueden mejorarse significativamente las características de entrada/salida de la batería. 10 and 11 , although similar to FIG. 9 , it can be understood that a plurality of positive electrode tabs 111a are present, and a plurality of positive electrode active material layers 112 are also present in separate regions. In this case, since a region of the positive electrode tab 111a and a region of the uncoated portion, which are in contact with the conductive layer, are increased, a current applied across the plurality of positive electrode tabs 111a flows more evenly into the conductive layer 132, and thus, the current can flow more evenly in the positive electrode active material layer 112. Accordingly, the resistance of the battery can be further reduced, and the input/output characteristics of the battery can be significantly improved.
En las figuras 7 a 11 descritas anteriormente, las posiciones del electrodo positivo y el electrodo negativo pueden cambiarse entre sí. In Figures 7 to 11 described above, the positions of the positive electrode and the negative electrode can be exchanged with each other.
La batería secundaria puede incluir además un electrolito. El electrolito puede incluir un electrolito líquido orgánico, un electrolito líquido inorgánico, un electrolito polimérico sólido, un electrolito polimérico de tipo gel, un electrolito inorgánico sólido, o un electrolito inorgánico de tipo masa fundida que puede usarse en la preparación de la batería secundaria de litio, pero la presente invención no se limita a los mismos. The secondary battery may further include an electrolyte. The electrolyte may include an organic liquid electrolyte, an inorganic liquid electrolyte, a solid polymer electrolyte, a gel-type polymer electrolyte, a solid inorganic electrolyte, or a melt-type inorganic electrolyte that can be used in preparing the lithium secondary battery, but the present invention is not limited thereto.
Específicamente, el electrolito puede incluir un disolvente orgánico no acuoso y una sal de metal. Specifically, the electrolyte may include a non-aqueous organic solvent and a metal salt.
Como disolvente orgánico no acuoso, por ejemplo, puede usarse un disolvente aprótico, tal como N-metil-2-pirrolidona, carbonato de propileno, carbonato de etileno, carbonato de butileno, carbonato de dimetilo, carbonato de dietilo, y-butirolactona, 1,2-dimetoxietano, tetrahidroxi franc, 2-metiltetrahidrofurano, dimetilsulfóxido, 1,3-dioxolano, formamida, dimetilformamida, dioxolano, acetonitrilo, nitrometano, formiato de metilo, acetato de metilo, triéster fosfato, trimetoximetano, un derivado de dioxolano, sulfolano, metilsulfolano, 1,3-dimetil-2-imidazolidinona, un derivado de carbonato de propileno, un derivado de tetrahidrofurano, éter, propionato de metilo, y propionato de etilo. As the non-aqueous organic solvent, for example, an aprotic solvent such as N-methyl-2-pyrrolidone, propylene carbonate, ethylene carbonate, butylene carbonate, dimethyl carbonate, diethyl carbonate, y-butyrolactone, 1,2-dimethoxyethane, tetrahydroxy franc, 2-methyltetrahydrofuran, dimethylsulfoxide, 1,3-dioxolane, formamide, dimethylformamide, dioxolane, acetonitrile, nitromethane, methyl formate, methyl acetate, phosphate triester, trimethoxymethane, a dioxolane derivative, sulfolane, methylsulfolane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, a propylene carbonate derivative, a tetrahydrofuran derivative, ether, methyl propionate, and ethyl propionate may be used.
Particularmente, entre los disolventes orgánicos a base de carbonato, dado que el carbonato de etileno y el carbonato de propileno, como carbonato cíclico, disocian bien una sal de litio debido a la alta permitividad como disolvente orgánico altamente viscoso, puede usarse preferiblemente el carbonato cíclico. Dado que puede prepararse un electrolito que tiene alta conductividad eléctrica cuando se mezcla el carbonato cíclico anterior con carbonato lineal de baja viscosidad y baja permitividad, tal como carbonato de dimetilo y carbonato de dietilo, en una razón apropiada y se usa, puede usarse más preferiblemente el carbonato cíclico. Particularly, among the carbonate-based organic solvents, since ethylene carbonate and propylene carbonate, as cyclic carbonates, dissociate lithium salts well due to their high permittivity as highly viscous organic solvents, cyclic carbonates can be preferably used. Since an electrolyte with high electrical conductivity can be prepared when the above cyclic carbonate is mixed with linear carbonates of low viscosity and low permittivity, such as dimethyl carbonate and diethyl carbonate, in an appropriate ratio and used, cyclic carbonates can be more preferably used.
Como sal de metal puede usarse una sal de litio, y la sal de litio es un material que es fácilmente soluble en el disolvente orgánico no acuoso, en la que, por ejemplo, como anión de la sal de litio puede usarse al menos uno seleccionado del grupo que consiste en F-, Cl-, I", NO<3>-, N(CN)<2>", BF<4>", CO<4>", PF6", (CF3^PF4-, (CF3^PF3-, (CF3^PF2-, (CF<3>)<5>PF-, (CF3)aP-, CF<3>SO<3>- CF<3>CF<2>SO<3>-, (CF<3>SO<2>)<2>N-, (FSO<2>)<2>N-, CF<3>CF<2>(CF<3>)<2>CO-, (CF<3>SO<2>)<2>CH-, (SF<5>)<3>C-, (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3-, CF<3>CO<2>-, CH<3>CO<2>-, SCN-, y (CF3CF2SO2)2N-. As the metal salt, a lithium salt may be used, and the lithium salt is a material that is readily soluble in the non-aqueous organic solvent, wherein, for example, as the anion of the lithium salt, at least one selected from the group consisting of F-, Cl-, I", NO<3>-, N(CN)<2>", BF<4>", CO<4>", PF6", (CF3^PF4-, (CF3^PF3-, (CF3^PF2-, (CF<3>)<5>PF-, (CF3)aP-, CF<3>SO<3>- CF<3>CF<2>SO<3>-, (CF<3>SO<2>)<2>N-, (FSO<2>)<2>N-, CF<3>CF<2>(CF<3>)<2>CO-, (CF<3>SO<2>)<2>CH-, (SF<5>)<3>C-, may be used. (CF3SO2)3C-, CF3(CF2)7SO3-, CF<3>CO<2>-, CH<3>CO<2>-, SCN-, and (CF3CF2SO2)2N-.
Con el fin de mejorar las características de vida útil de la batería, suprimir la reducción en la capacidad de la batería, y mejorar la capacidad de descarga de la batería, además de los componentes de electrolito puede añadirse adicionalmente al electrolito al menos un aditivo, por ejemplo, un compuesto a base de carbonato de haloalquileno tal como carbonato de difluoroetileno, piridina, trietilfosfito, trietanolamina, éter cíclico, etilendiamina, n-glima, triamida hexafosfórica, un derivado de nitrobenceno, azufre, un colorante de quinona-imina, oxazolidinona N-sustituida, imidazolidina N,N-sustituida, dialquil éter de etilenglicol, una sal de amonio, pirrol, 2-metoxietanol, o tricloruro de aluminio. In order to improve the life characteristics of the battery, suppress the reduction in battery capacity, and improve the discharge capability of the battery, in addition to the electrolyte components, at least one additive may be further added to the electrolyte, for example, a haloalkylene carbonate-based compound such as difluoroethylene carbonate, pyridine, triethylphosphite, triethanolamine, cyclic ether, ethylenediamine, n-glyme, hexaphosphoric triamide, a nitrobenzene derivative, sulfur, a quinoneimine dye, N-substituted oxazolidinone, N,N-substituted imidazolidine, ethylene glycol dialkyl ether, an ammonium salt, pyrrole, 2-methoxyethanol, or aluminum trichloride.
Según otra realización de la presente invención, se proporcionan un módulo de batería que incluye la batería secundaria como celda unitaria y un bloque de baterías que incluye el módulo de batería. Dado que el módulo de batería y el bloque de baterías incluyen la batería secundaria que tiene alta capacidad, alta capacidad de tasa, y altas características de ciclo, el módulo de batería y el bloque de baterías pueden usarse como fuente de alimentación de un dispositivo de tamaño mediano y grande seleccionado del grupo que consiste en un vehículo eléctrico, un vehículo híbrido eléctrico, un vehículo híbrido eléctrico enchufable, y un sistema de almacenamiento de energía. According to another embodiment of the present invention, a battery module including the secondary battery as a unit cell and a battery pack including the battery module are provided. Since the battery module and the battery pack include the secondary battery having high capacity, high rate capability, and high cycle characteristics, the battery module and the battery pack can be used as a power source for a medium-sized and large-sized device selected from the group consisting of an electric vehicle, a hybrid electric vehicle, a plug-in hybrid electric vehicle, and an energy storage system.
A continuación en el presente documento, se presentan ejemplos preferidos con el fin de ayudar a una mejor comprensión de la presente invención, pero los siguientes ejemplos se presentan simplemente para ejemplificar la presente invención, resultará evidente para los expertos en la técnica que son posibles diversas modificaciones y alteraciones dentro del alcance y espíritu técnico de la presente invención, y tales modificaciones y alteraciones se encuentran dentro del alcance de las reivindicaciones incluidas en el presente documento. Preferred examples are presented hereinafter in order to aid in a better understanding of the present invention, but the following examples are presented merely to exemplify the present invention, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and alterations are possible within the scope and technical spirit of the present invention, and such modifications and alterations are within the scope of the claims included herein.
Ejemplo de preparación 1: Preparación de dispersión de estructuras de nanotubos de carbono Preparation Example 1: Preparation of carbon nanotube structure dispersion
Se mezclaron 0,4 partes en peso de nanotubos de carbono de tipo haz (área de superficie específica de 650 m2/g) compuestos por unidades de nanotubos de carbono de pared simple que tenían un diámetro promedio de 1,5 nm y una longitud promedio de 5 |im o más y 0,6 partes en peso de carboximetilcelulosa (peso molecular promedio en peso: 400.000 g/mol, grado de sustitución: 1,0) en 99,0 partes en peso de agua, como medio de dispersión, para preparar una mezcla de manera que el contenido de sólidos fuera del 1,0 % en peso. 0.4 part by weight of bundle-type carbon nanotubes (specific surface area of 650 m2/g) composed of single-walled carbon nanotube units having an average diameter of 1.5 nm and an average length of 5 |im or more and 0.6 part by weight of carboxymethylcellulose (weight-average molecular weight: 400,000 g/mol, degree of substitution: 1.0) were mixed in 99.0 parts by weight of water as a dispersion medium to prepare a mixture so that the solid content was 1.0% by weight.
Se dispersaron los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz en el disolvente agitando la mezcla mediante un método de molienda con perlas y, por tanto, se preparó una dispersión de estructuras de nanotubos de carbono. En este caso, las perlas tenían un diámetro de 1 mm, la velocidad de rotación del recipiente de agitación que contenía las perlas era de 3.000 rpm, y la agitación se realizó durante 60 minutos. La dispersión de estructuras de nanotubos de carbono incluía una estructura de nanotubos de carbono en una forma en la que de 2 a 5.000 unidades de nanotubos de carbono de pared simple estaban unidas unas al lado de otras (véase la figura 5). En la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono, la cantidad de la estructura de nanotubos de carbono era del 0,4 % en peso, y la cantidad de la carboximetilcelulosa era del 0,6 % en peso. The bundle-type single-walled carbon nanotubes were dispersed in the solvent by stirring the mixture using a bead milling method, thereby preparing a carbon nanotube structure dispersion. In this case, the beads had a diameter of 1 mm, the rotation speed of the stirring vessel containing the beads was 3,000 rpm, and stirring was carried out for 60 minutes. The carbon nanotube structure dispersion included a carbon nanotube structure in a form in which 2 to 5,000 single-walled carbon nanotube units were linked side by side (see Figure 5). In the carbon nanotube structure dispersion, the amount of the carbon nanotube structure was 0.4% by weight, and the amount of carboxymethylcellulose was 0.6% by weight.
Ejemplo de preparación 2: Preparación de dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple Se mezclaron 0,2 partes en peso de nanotubos de carbono de tipo haz (área de superficie específica de 650 m2/g) compuestos por unidades de nanotubos de carbono de pared simple que tenían un diámetro promedio de 1,5 nm y una longitud promedio de 5 |im o más y 1,2 partes en peso de carboximetilcelulosa (peso molecular promedio en peso: 100.000 g/mol, grado de sustitución: 1,0) en 98,6 partes en peso de agua, como medio de dispersión, para preparar una mezcla de manera que el contenido de sólidos fuera del 1,4 % en peso. Preparation Example 2: Preparation of Dispersion of Single-Walled Carbon Nanotube Units 0.2 parts by weight of bundle-type carbon nanotubes (specific surface area of 650 m2/g) composed of single-walled carbon nanotube units having an average diameter of 1.5 nm and an average length of 5 |im or more and 1.2 parts by weight of carboxymethylcellulose (weight-average molecular weight: 100,000 g/mol, degree of substitution: 1.0) were mixed in 98.6 parts by weight of water, as a dispersion medium, to prepare a mixture so that the solid content was 1.4% by weight.
Se dispersaron los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz en el disolvente agitando la mezcla mediante un método de molienda con perlas y, por tanto, se preparó una dispersión de agente conductor. En este caso, las perlas tenían un diámetro de 1 mm, la velocidad de rotación del recipiente de agitación que contenía las perlas era de 3.000 rpm, y la agitación durante 60 minutos en las condiciones anteriores se estableció como un ciclo y se realizaron un total de 4 ciclos (se realizó enfriamiento natural durante 60 minutos entre cada ciclo). Por consiguiente, se preparó una dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple. En la dispersión, dado que los nanotubos de carbono de pared simple de tipo haz estaban completamente dispersos, la unidad de nanotubos de carbono de pared simple sólo existía como unidad de una sola cadena, pero no se detectó la estructura de nanotubos de carbono descrita anteriormente (véase la figura 6). Además, en la dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple, la cantidad de la unidad de nanotubos de carbono de pared simple era del 0,2 % en peso, y la cantidad de la carboximetilcelulosa era del 1,2 % en peso. The bundle-type single-walled carbon nanotubes were dispersed in the solvent by stirring the mixture using a bead milling method, thereby preparing a conductive agent dispersion. In this case, the beads had a diameter of 1 mm, the rotation speed of the stirring vessel containing the beads was 3,000 rpm, and stirring for 60 minutes under the above conditions was set as one cycle, and a total of 4 cycles were performed (natural cooling was performed for 60 minutes between each cycle). Consequently, a dispersion of single-walled carbon nanotube units was prepared. In the dispersion, since the bundle-type single-walled carbon nanotubes were completely dispersed, the single-walled carbon nanotube unit existed only as a single-chain unit, but the carbon nanotube structure described above was not detected (see Figure 6). Furthermore, in the dispersion of single-walled carbon nanotube units, the amount of the single-walled carbon nanotube unit was 0.2% by weight, and the amount of the carboxymethylcellulose was 1.2% by weight.
Ejemplos y ejemplos comparativosExamples and comparative examples
Ejemplo 1: Preparación de separador y batería secundaria Example 1: Preparation of separator and secondary battery
(1) Preparación de separador (1) Separator preparation
Se mezclaron acetona y un aglutinante de PVDF-HFP (peso molecular promedio en peso: 300.000 g/mol) para preparar una disolución de polímero (concentración de contenido de sólidos del 5 % en peso). Se añadió AhO<3>(Nippon Light Metal Company, Ltd., LS235) a la disolución de polímero en una cantidad del 20% en peso basándose en la cantidad total de la disolución de polímero y luego se dispersó mediante un método de molienda con bolas para preparar una suspensión para una capa de recubrimiento porosa inorgánica. Con la suspensión se recubrió un sustrato poroso (Toray Industries, Inc. B12PA1, grosor de 12 |im) mediante un método de recubrimiento por inmersión, y se indujo separación de fases en condiciones humidificadas a una humedad relativa (HR) de aproximadamente el 40 %. Se preparó un separador que incluía una capa de recubrimiento inorgánica mediante un método de este tipo. Con la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono del ejemplo de preparación 1 se recubrió superficialmente el separador preparado mediante el método anterior para tener un grosor de 500 nm basándose en una sección transversal mediante un método de recubrimiento por rasqueta, y se secó en un horno a 120 °C durante 1 minuto para preparar un separador. Acetone and a PVDF-HFP binder (weight average molecular weight: 300,000 g/mol) were mixed to prepare a polymer solution (solid content concentration of 5% by weight). AhO<3> (Nippon Light Metal Company, Ltd., LS235) was added to the polymer solution in an amount of 20% by weight based on the total amount of the polymer solution and then dispersed by a ball milling method to prepare a slurry for an inorganic porous coating layer. The slurry was coated onto a porous substrate (Toray Industries, Inc. B12PA1, thickness of 12 |im) by a dip coating method, and phase separation was induced under humidified conditions at a relative humidity (RH) of about 40%. A separator including an inorganic coating layer was prepared by such a method. The carbon nanotube structure dispersion of Preparation Example 1 was surface coated on the separator prepared by the above method to have a thickness of 500 nm based on a cross section by a doctor blade coating method, and dried in an oven at 120 °C for 1 minute to prepare a separator.
Se usó Li[Ni<0>,<6>Mn<0>,<2>Co<0>,<2>]O<2>como material activo de electrodo positivo. Se mezclaron el material activo de electrodo positivo, negro de carbono como agente conductor, y poli(fluoruro de vinilideno) (PVdF), como aglutinante, en un disolvente de N-metil-2-pirrolidona en una razón en peso de 94:4:2 para preparar una suspensión de electrodo positivo. Li[Ni<0>,<6>Mn<0>,<2>Co<0>,<2>]O<2> was used as the positive electrode active material. The positive electrode active material, carbon black as a conductive agent, and polyvinylidene fluoride (PVdF) as a binder were mixed in an N-methyl-2-pyrrolidone solvent in a weight ratio of 94:4:2 to prepare a positive electrode suspension.
Se aplicó la suspensión preparada a un colector de electrodo positivo de 15 |im de grosor (Al) a una cantidad de carga de 5 mAh/cm2 y se secó. En este caso, la temperatura del aire de circulación era de 110 °C. Posteriormente, se laminó el colector de electrodo positivo y se secó en un horno de vacío a 130 °C durante 2 horas para formar una capa de material activo de electrodo positivo. The prepared suspension was applied to a 15 μm thick positive electrode collector (Al) at a loading rate of 5 mAh/cm2 and dried. The circulating air temperature was 110 °C. The positive electrode collector was then laminated and dried in a vacuum oven at 130 °C for 2 hours to form a positive electrode active material layer.
Se mezclaron en agua destilada grafito artificial como material activo de electrodo negativo, negro de carbono como agente conductor de electrodo negativo, un caucho de estireno-butadieno (SBR) como aglutinante de electrodo negativo, y carboximetilcelulosa (CMC) en una razón en peso de 96,1:0,5:2,3:1,1 para preparar una suspensión de electrodo negativo. Se recubrió un colector de electrodo negativo de 20 |im de grosor (Cu) con la suspensión preparada de modo que la cantidad de carga fuera de 6 mAh/cm2 y se secó. Después de eso, se laminó el colector de electrodo negativo sobre el cual se dispuso la suspensión de electrodo negativo mediante un método de laminación con rodillo de manera que el grosor total de la suspensión de electrodo negativo y el colector de electrodo negativo fuera de 80 |im. Después de eso, se secaron la suspensión de electrodo negativo y el colector de electrodo negativo a 110 °C durante 6 horas para preparar un electrodo negativo. Artificial graphite as a negative electrode active material, carbon black as a negative electrode conductive agent, a styrene-butadiene rubber (SBR) as a negative electrode binder, and carboxymethyl cellulose (CMC) were mixed in distilled water in a weight ratio of 96.1:0.5:2.3:1.1 to prepare a negative electrode slurry. A 20 μm-thick negative electrode collector (Cu) was coated with the prepared slurry so that the charging amount was 6 mAh/cm2 and dried. Thereafter, the negative electrode collector on which the negative electrode slurry was disposed was laminated by a roller lamination method so that the total thickness of the negative electrode slurry and the negative electrode slurry was 80 μm. Thereafter, the negative electrode slurry and the negative electrode slurry were dried at 110 °C for 6 hours to prepare a negative electrode.
Después de eso, tras preparar una monocelda combinando el electrodo positivo y el electrodo negativo preparados anteriormente con cada uno de los separadores de los ejemplos y los ejemplos comparativos dispuesto entre los mismos, se inyectó una disolución de electrolito (carbonato de etileno (EC)/carbonato de etilo y metilo (EMC) = 1/2 (razón en volumen), hexafluorofosfato de litio (LiPF6 1 M)) en la monocelda para preparar finalmente una batería secundaria de litio. Una porción de una capa conductora en el separador y una porción de una lengüeta de electrodo positivo, que era un extremo del colector de electrodo positivo del electrodo positivo, estaban en contacto entre sí. Ejemplo 2: Preparación de separador y batería secundaria After that, after preparing a single cell by combining the positive electrode and the negative electrode prepared above with each of the separators of the examples and comparative examples arranged therebetween, an electrolyte solution (ethylene carbonate (EC)/ethyl methyl carbonate (EMC) = 1/2 (volume ratio), lithium hexafluorophosphate (1 M LiPF6)) was injected into the single cell to finally prepare a lithium secondary battery. A portion of a conductive layer on the separator and a portion of a positive electrode tab, which was one end of the positive electrode collector of the positive electrode, were in contact with each other. Example 2: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque el grosor de una capa conductora fue de 250 nm. A separator and a battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that the thickness of a conductive layer was 250 nm.
Ejemplo 3: Preparación de separador y batería secundaria Example 3: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque la cantidad de carga de un electrodo positivo fue de 2,5 mAh/cm2 A separator and a battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that the charge amount of a positive electrode was 2.5 mAh/cm2
Ejemplo 4: Preparación de separador y batería secundaria Example 4: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque el grosor de una capa conductora fue de 250 nm y la cantidad de carga de un electrodo positivo fue de 2,5 mAh/cm2. A separator and a battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that the thickness of a conductive layer was 250 nm and the charge amount of a positive electrode was 2.5 mAh/cm2.
Ejemplo comparativo 1: Preparación de separador y batería secundaria Comparative example 1: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque no se formó ninguna capa conductora. A separator and battery were prepared in the same manner as in Example 1, except that no conductive layer was formed.
Ejemplo comparativo 2: Preparación de separador y batería secundaria Comparative example 2: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 3, excepto porque no se formó ninguna capa conductora. A separator and battery were prepared in the same manner as in Example 3, except that no conductive layer was formed.
Ejemplo comparativo 3: Preparación de separador y batería secundaria Comparative example 3: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 1, excepto porque se usó la dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple del ejemplo de preparación 2 en lugar de la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono del ejemplo de preparación 1. A separator and a battery were prepared in the same manner as in Preparation Example 1, except that the dispersion of single-walled carbon nanotube units of Preparation Example 2 was used instead of the dispersion of carbon nanotube structures of Preparation Example 1.
Ejemplo comparativo 4: Preparación de separador y batería secundaria Comparative example 4: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 2, excepto porque se usó la dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple del ejemplo de preparación 2 en lugar de la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono del ejemplo de preparación 1. A separator and a battery were prepared in the same manner as in Preparation Example 2, except that the dispersion of single-walled carbon nanotube units of Preparation Example 2 was used instead of the dispersion of carbon nanotube structures of Preparation Example 1.
Ejemplo comparativo 5: Preparación de separador y batería secundaria Comparative example 5: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 3, excepto porque se usó la dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple del ejemplo de preparación 2 en lugar de la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono del ejemplo de preparación 1. A separator and a battery were prepared in the same manner as in Example 3, except that the dispersion of single-walled carbon nanotube units of Preparation Example 2 was used instead of the dispersion of carbon nanotube structures of Preparation Example 1.
Ejemplo comparativo 6: Preparación de separador y batería secundaria Comparative example 6: Preparation of separator and secondary battery
Se prepararon un separador y una batería de la misma manera que en el ejemplo 4, excepto porque se usó la dispersión de unidades de nanotubos de carbono de pared simple del ejemplo de preparación 2 en lugar de la dispersión de estructuras de nanotubos de carbono del ejemplo de preparación 1. A separator and a battery were prepared in the same manner as in Example 4, except that the dispersion of single-walled carbon nanotube units from Preparation Example 2 was used instead of the dispersion of carbon nanotube structures from Preparation Example 1.
[Tabla 1] [Table 1]
En los ejemplos 1 a 4, el diámetro promedio de la estructura de nanotubos de carbono era de 100 nm, y la longitud promedio de la misma era de 15,6 |im. El diámetro promedio y la longitud promedio correspondían a un valor promedio de diámetros y longitudes de las primeras 100 estructuras de nanotubos de carbono con diámetros (o longitudes) más grandes y las últimas 100 estructuras de nanotubos de carbono con diámetros (o longitudes) más pequeños cuando se observó el electrodo negativo preparado mediante un TEM. En los ejemplos comparativos 2 y 4, el diámetro promedio de la unidad de nanotubos de carbono de pared simple era de 1,6 nm, y la longitud promedio de la misma era de 1,8 |im. El diámetro promedio y la longitud promedio correspondían a un valor promedio de diámetros y longitudes de las primeras 100 unidades de nanotubos de carbono de pared simple con una diámetro (o una longitud) más grande y las últimas 100 unidades de nanotubos de carbono de pared simple con un diámetro (o una longitud) más pequeño cuando se observó el electrodo negativo preparado mediante un TEM. In Examples 1 to 4, the average diameter of the carbon nanotube structure was 100 nm, and the average length was 15.6 μm. The average diameter and average length corresponded to an average of the diameters and lengths of the first 100 carbon nanotube structures with larger diameters (or lengths) and the last 100 carbon nanotube structures with smaller diameters (or lengths) when the prepared negative electrode was observed by TEM. In Comparative Examples 2 and 4, the average diameter of the single-walled carbon nanotube unit was 1.6 nm, and the average length was 1.8 μm. The average diameter and average length corresponded to an average value of diameters and lengths of the first 100 SWC units with a larger diameter (or length) and the last 100 SWC units with a smaller diameter (or length) when the prepared negative electrode was observed by TEM.
Ejemplo experimental 1: Observación de los separadores Experimental example 1: Observation of the separators
Se observaron los separadores del ejemplo 1 y el ejemplo comparativo 2 mediante un SEM. The separators of Example 1 and Comparative Example 2 were observed using a SEM.
La figura 1 son imágenes de SEM del separador del ejemplo comparativo 1, la figura 2 son imágenes de SEM del separador del ejemplo 1, la figura 3 son imágenes de SEM del separador del ejemplo 2, y la figura 4 es una imagen de SEM del separador del ejemplo comparativo 3. Figure 1 is an SEM image of the separator of Comparative Example 1, Figure 2 is an SEM image of the separator of Comparative Example 1, Figure 3 is an SEM image of the separator of Comparative Example 2, and Figure 4 is an SEM image of the separator of Comparative Example 3.
Haciendo referencia a las figuras 2 y 3, las estructuras de nanotubos de carbono en forma de una cuerda gruesa (forma en la que de 2 a 5.000 unidades de nanotubos de carbono de pared simple están unidas entre sí unas al lado de otras) estaban dispuestas sobre una superficie de una capa de recubrimiento inorgánica mientras formaban una red, y las estructuras de nanotubos de carbono constituyen una estructura de red enmarañada de manera uniforme sin bloquear la estructura de poros sobre la superficie de la capa de recubrimiento inorgánica. Además, la carboximetilcelulosa estaba dispuesta sobre la estructura de nanotubos de carbono. En cambio, haciendo referencia a la figura 4, no se observó ninguna estructura de nanotubos de carbono gruesa y larga, y estaba presente una unidad de nanotubos de carbono de pared simple delgada y corta como unidad de una sola cadena. Por tanto, si se usaba la misma cantidad, el número de las unidades de nanotubos de carbono de pared simple con respecto al número de las estructuras de nanotubos de carbono aumentaría exponencialmente, y, en este caso, dado que las unidades de nanotubos de carbono de pared simple eran densas entre sí hasta tal punto que la estructura de poros de la superficie estaba completamente bloqueada, las unidades de nanotubos de carbono de pared simple no sólo se disponían en los poros, sino que también se disponían mientras se recubría la capa inorgánica en forma de una clase de capa superficial sin ningún hueco. Referring to Figures 2 and 3, thick rope-shaped carbon nanotube structures (a form in which 2 to 5,000 single-walled carbon nanotube units are linked together side by side) were arranged on a surface of an inorganic coating layer to form a network, and the carbon nanotube structures constitute a uniformly tangled network structure without blocking the pore structure on the surface of the inorganic coating layer. In addition, carboxymethylcellulose was arranged on the carbon nanotube structure. In contrast, referring to Figure 4, no thick, long carbon nanotube structure was observed, and a thin, short single-walled carbon nanotube unit was present as a single-stranded unit. Therefore, if the same amount was used, the number of single-walled carbon nanotube units relative to the number of carbon nanotube structures would increase exponentially, and in this case, since the single-walled carbon nanotube units were densely packed together to such an extent that the surface pore structure was completely blocked, the single-walled carbon nanotube units not only arranged in the pores, but also arranged while coating the inorganic layer to form a kind of surface layer without any gaps.
Ejemplo experimental 2: Evaluación de la permeabilidad al aire del separador Experimental example 2: Evaluation of the air permeability of the separator
Se evaluó la permeabilidad al aire para los separadores preparados en los ejemplos 1 a 4 y los ejemplos comparativos 1 a 6 de la siguiente manera. Air permeability was evaluated for the separators prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 as follows.
Se midió el tiempo (s) requerido para que 100 ml de aire penetraran a través del separador a una presión constante (0,05 MPa) con un dispositivo de ensayo de permeabilidad al aire (fabricante: Asahi Seiko, nombre de producto: The time (s) required for 100 ml of air to penetrate through the separator at a constant pressure (0.05 MPa) was measured with an air permeability tester (manufacturer: Asahi Seiko, product name:
EG01-55-1MR). Se calculó un promedio midiendo un total de 3 puntos que incluían 1 punto en cada uno del lado izquierdo/central/derecho de cada separador, y los resultados de la misma se presentan en la tabla 2. Si la permeabilidad al aire es de 500 s/100 cm3 o más, puede provocar una disminución en la salida de la batería y una degradación en las características de ciclo. EG01-55-1MR). An average was calculated by measuring a total of 3 points including 1 point each on the left/center/right side of each separator, and the results are presented in Table 2. If the air permeability is 500 s/100 cm3 or more, it may cause a decrease in battery output and a degradation in cycling characteristics.
Ejemplo experimental 3: Evaluación de la resistencia superficial de la capa conductora del separador Experimental example 3: Evaluation of the surface resistance of the separator's conductive layer
Se evaluó la resistencia superficial de la capa conductora para los separadores preparados en los ejemplos 1 a 4 y los ejemplos comparativos 1 a 6 de la siguiente manera. The surface resistance of the conductive layer for the separators prepared in Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 was evaluated as follows.
Se midió la resistencia superficial de la capa conductora del separador usando un medidor de resistencia superficial (fabricante: Mitsubishi, nombre de producto: MCP-T610) equipado con una sonda de 4 patillas. Se calculó un promedio midiendo 1 punto en cada uno del lado izquierdo/central/derecho (un total de 3 puntos) de cada separador, y los resultados de la misma se presentan en la tabla 2. The surface resistance of the separator's conductive layer was measured using a surface resistance meter (manufacturer: Mitsubishi, product name: MCP-T610) equipped with a 4-pin probe. An average was calculated by measuring 1 point each on the left/center/right side (a total of 3 points) of each separator, and the results are presented in Table 2.
Ejemplo experimental 4: Evaluación de la capacidad de descarga según la tasa C Experimental Example 4: Evaluation of discharge capacity according to the C rate
Se evaluaron las características de salida para las baterías de los ejemplos 1 a 4 y los ejemplos comparativos 1 a 6 de la siguiente manera. The output characteristics for the batteries of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 6 were evaluated as follows.
Se fijó una tasa C de carga a 0,2 C y, después, se midió la razón de capacidad de descarga a 2,0 C (%) con respecto a la capacidad de descarga a 0,2 C para cada batería secundaria de litio mientras se aumentaba la tasa C de descarga desde 0,2 C hasta 2,0 C, y los resultados de la misma se presentan en la tabla 2. A charge C rate was set at 0.2 C, and then the ratio of discharge capacity at 2.0 C (%) to discharge capacity at 0.2 C was measured for each lithium secondary battery while increasing the discharge C rate from 0.2 C to 2.0 C, and the results are presented in Table 2.
[Tabla 2] [Table 2]
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